超級(jí)木材制備新型超輕質(zhì)汽車(chē)外殼的工藝技術(shù)分析

薛凱琳 陳俞彤

摘 要：木材從力學(xué)角度上分析是一種彈性材料，在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)多孔狀，木材這個(gè)特性，可以使其彎曲塑性，本文從木材彎曲的原理出發(fā)，使用超級(jí)木材制備超輕質(zhì)汽車(chē)外殼汽車(chē)，論述了超級(jí)木材塑性方法、汽車(chē)安全、性能。超級(jí)木材的使用使汽車(chē)輕量化，達(dá)到減少資源消耗，降低汽車(chē)油耗，提升安全性能。

關(guān)鍵詞：超級(jí)木材;新型超輕質(zhì)汽車(chē);外殼;工藝技術(shù)分析

木制工藝品等大多采用蒸汽彎曲法，蒸汽彎曲法這項(xiàng)木制工藝已經(jīng)傳承了兩千年，現(xiàn)在仍是木匠最喜歡使用的技巧之一。這項(xiàng)工藝能暫時(shí)性的將剛性木材轉(zhuǎn)變成柔韌可彎曲的木條。超級(jí)木材的應(yīng)用于汽車(chē)上將用到蒸汽彎曲法。

1 超級(jí)木材制備新型超輕質(zhì)汽車(chē)外殼的解釋

用木頭作為汽車(chē)最早的車(chē)身材料，完全是受早期工業(yè)技術(shù)落后的影響。作為探索性研究，木材是天然材料，具有鋼材、水泥、塑料等材料無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。因此筆者認(rèn)為汽車(chē)的殼體，座椅、儀表板、車(chē)門(mén)內(nèi)側(cè)、甚至整個(gè)汽車(chē)的大梁框架等，均可探索性使用木材材料。

2 木材制備成可使用的汽車(chē)外殼木材的歷史參考

采用木材蒸汽彎曲法，這項(xiàng)木制工藝在我國(guó)歷史上傳承了兩千年之久。這項(xiàng)工藝能暫時(shí)性的將剛性木材轉(zhuǎn)變成柔韌可彎曲的木條，從而提高了材料的塑形。從歷史上看，蒸汽彎曲法一直被木制船舶制造商用于生產(chǎn)彎曲的船肋、搖椅的彎曲基座、弦樂(lè)器彎曲的側(cè)板（如吉他，大提琴和小提琴）。只要將蒸汽發(fā)生器（一般為帶有軟管燒水壺）或自制鍋爐連接到密閉的蒸汽箱，便可將木構(gòu)件放入蒸汽箱內(nèi)進(jìn)行塑形了。使用這種方法，即使是實(shí)木的木板也可以彎曲成精美的流線型曲線。而一些較薄的板材則可以變得非常柔軟，以至于可以將其打結(jié)而不會(huì)斷裂。其原理為，當(dāng)暴露于蒸汽箱內(nèi)高溫的水蒸氣時(shí)，一塊木頭粘合在一起的木酚素開(kāi)始軟化，此時(shí)木材的主要結(jié)構(gòu)—纖維素便可被彎曲成新的形狀。當(dāng)木材被彎曲成既定形狀之后，再將其返回到正常的室內(nèi)溫度和濕度的環(huán)境時(shí)，木酚素便開(kāi)始冷卻并恢復(fù)其原始硬度，與此同時(shí)彎曲的形狀也被保存了下來(lái)。

3 使用超級(jí)木材制備汽車(chē)外殼的應(yīng)用安全探究

據(jù)英媒《太陽(yáng)報(bào)》報(bào)道：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種能夠使木材強(qiáng)度提高12倍的方法，科學(xué)家試圖用一種更輕、更便宜、可再生的木材來(lái)代替鋼鐵。這種堅(jiān)固的材料能夠阻擋子彈，可以用于制造汽車(chē)、飛機(jī)、建筑物甚至是防彈衣。像AK47、我國(guó)的八一杠等能在100米之內(nèi)就穿透6毫米的鋼板，所以普通材料制作的車(chē)門(mén)擋子彈是不可能的。

在飛速的子彈面前，車(chē)門(mén)跟一張紙沒(méi)什么區(qū)別。曾經(jīng)有相關(guān)人員做過(guò)測(cè)試，以7.6mm口徑的沖鋒槍射擊兩扇警車(chē)車(chē)門(mén)，射擊距離為50米，僅僅一秒鐘，子彈就輕松穿過(guò)車(chē)門(mén)，并把車(chē)門(mén)打成了馬蜂窩。所以理論上，他們所做的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是用類(lèi)似于子彈的彈丸射擊普通木材和超級(jí)木材，超級(jí)木材擋住了射擊而普通木材被彈丸直接擊穿。實(shí)驗(yàn)表明使用超級(jí)木材制備汽車(chē)外殼駕駛以及乘坐人員安全保障會(huì)大幅度提高。

4 使用超級(jí)木材制備汽車(chē)汽車(chē)性能優(yōu)化

4.1 首先是能夠降低油耗

有試驗(yàn)證明，車(chē)輛每減重10%，油耗即可下降6%～8%。也就是說(shuō)車(chē)輛每減重100kg，百公里油耗即可降低0.3L-0.6L。同時(shí)，車(chē)輛每減重100kg，二氧化碳排放可減少約5g/公里，汽車(chē)減重對(duì)于節(jié)能減排也有很大的幫助。舉個(gè)例子，比如別克家的君越，新一代車(chē)型通過(guò)減重155kg，油耗也成功降低了2.2L，日后的用車(chē)成本必定也會(huì)大大降低，可見(jiàn)車(chē)輛“減肥”對(duì)于油耗有很大的幫助（當(dāng)然發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)或者其他因素也會(huì)影響油耗）。另外，如果是電動(dòng)車(chē)，每減重10%，續(xù)航能力就會(huì)增加5%～8%。

4.2 增加操控性

眾所周知，小車(chē)肯定要比大車(chē)更有操控性，比如開(kāi)一輛小轎車(chē)和開(kāi)一輛大型的SUV而言，自然是小轎車(chē)更加靈活，更有操控。汽車(chē)減重，實(shí)現(xiàn)輕量化，讓車(chē)輛更有操控性。而汽車(chē)減重之后最明顯的表現(xiàn)就是車(chē)子跑起來(lái)會(huì)更加輕便，加速更快。車(chē)輛每減重10%，加速可提升8%;同時(shí)，車(chē)輛越輕，剎車(chē)時(shí)的距離也會(huì)相對(duì)縮短。車(chē)輛每減重10%，剎車(chē)距離可縮短5%。所以說(shuō)，汽車(chē)減重也大大提升了車(chē)輛的操控性。

4.3 安全性提升

很多人會(huì)認(rèn)為，汽車(chē)越重，安全性越好，而汽車(chē)減重會(huì)降低車(chē)輛的安全性，但事實(shí)證明這個(gè)說(shuō)法是不正確的。首先汽車(chē)的安全性分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全。在主動(dòng)安全方面，車(chē)輛上會(huì)配備諸多安全系統(tǒng)來(lái)增加車(chē)輛的安全性，比如ESP車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)、車(chē)道偏離、主動(dòng)剎車(chē)等。反而一臺(tái)質(zhì)量較輕的車(chē)輛在緊急狀況下，憑借主動(dòng)安全系統(tǒng)以及制動(dòng)系統(tǒng)的幫助，可以更容易剎停，避免意外的發(fā)生。而在被動(dòng)安全方面，是指車(chē)輛上的車(chē)身結(jié)構(gòu)、安全氣囊、防撞鋼梁等。工程師們?cè)谲?chē)身結(jié)構(gòu)方面通過(guò)采用多種高強(qiáng)度的鋼材料使車(chē)輛更加輕量化，同時(shí)又提升了車(chē)輛的安全性，一舉兩得。所以，如果車(chē)輛減重之后，憑借主動(dòng)系統(tǒng)和被動(dòng)安全系統(tǒng)的幫助，安全性方面會(huì)占有一定的優(yōu)勢(shì)。無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，汽車(chē)輕量化勢(shì)在必行，成為當(dāng)下各家車(chē)企必須要攻克的難題。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超級(jí)木材制備新型超輕質(zhì)汽車(chē)外殼，在加工時(shí)進(jìn)行彎曲、塑形更是不在話下，使用超級(jí)木材制備汽車(chē)外殼不僅在人員安全、汽車(chē)性能、資源環(huán)境等多方面有質(zhì)的飛躍更能使人類(lèi)貼近自然，代表著未來(lái)新的一種品位與格調(diào)。

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