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第十三期:石頭能生產汽車,還能助力汽車減輕重量,這款材料真硬核!

時間:2021-04-20        來源:

由于環保和節能的需要,汽車工業向著輕量化方向發展。


所謂的汽車輕量化,就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下,盡可能地降低汽車的整備質量,從而提高汽車的動力性,減少燃料消耗,降低排氣污染。


實驗證明,汽車自重每減少10%,燃油效率可提高6%~8%,汽車每減重100公斤,百公里油耗可降低0.3-0.6升、二氧化碳排放可減少1公斤。采用輕量化材料是汽車輕量化的主要途徑之一。


01

玄武巖纖維

是一種輕量化的材料


我們在【趣味科普】第四期:“點石成金”的硬核材料——玄武巖纖維一文中,曾針對玄武巖纖維材料有過科普說明。


玄武巖纖維是一種綠色環保的高性能纖維材料,行業內常用“點石成金”來形容其生產過程,也就是將天然的玄武巖礦石粉碎后在1450~1500℃溫度范圍內熔化,拉絲制備成玄武巖纖維。


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玄武巖纖維具有力學性能佳、耐高溫性能好、化學性能穩定、生產過程環保等等一系列優點,綜合性能優異。以其與樹脂復合,制備的纖維增強復合材料是一種性能優異的輕量化材料。


02

玄武巖纖維

助力汽車輕量化


近年來,應用玄武巖纖維復合材料打造的輕量化汽車頻頻亮相各大國際車展。


德國Edag公司 Light Car概念車,采用玄武巖纖維復合材料打造車體,兼具輕巧、穩定等優點,100%可回收再利用。


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意大利Roller Team房車公司環保概念房車Triaca230,采用玄武巖纖維復合材料墻板,相比玻璃鋼減重30%。


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俄羅斯Yo-motor公司推出的城市電動車,采用玄武巖纖維復合材料車身,該車總重量只有700kg。


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03

玄武巖纖維

在汽車輕量化上的未來展望


①在乘用車上的應用展望


近年來隨著純電動汽車輕量化的迫切需求,以及高壓RTM、模壓加注塑一體成型等先進成型工藝的發展,連續纖維增強復合材料開始在汽車上實現批量應用。連續纖維增強復合材料已被廣泛應用于車門模塊、引擎蓋、電池箱、防撞梁、板簧、底護板等部件。


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復合材料在乘用車上的應用實例


目前,乘用車用復合材料以玻璃纖維增強為主,碳纖維由于其價格昂貴,還難以在乘用車上大批量使用。玄武巖纖維抗拉強度接近T300碳纖維水平,價格只有T300碳纖維的1/5左右,是一種非常有潛力的汽車輕量化材料,可以代替玻璃纖維制造乘用車覆蓋件、結構件和功能件,助力乘用車進一步實現輕量化。


②在商用車上的應用展望


近年來復合材料在商用車上應用拓展很快,尤其在重型卡車方面,玻璃纖維復合材料被廣泛應用于駕駛室頂蓋、導流罩、導流板、前圍面罩、保險杠、翼子板、側圍護板、腳踏板、輪罩及其裝飾板、門下裝飾板、前圍裝飾罩、側裙板等。歐曼ETX上復合材料應用實例如下圖所示。


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歐曼ETX上復合材料應用實例


玄武巖纖維復合材料具有比玻璃鋼更為優異的綜合性能,有望在商用車上述部件上實現量產應用。


04

武漢先進院實現

“制造”向“智造”的轉變


技術的優化提升,往往對于產業具有里程碑式性的意義。對于玄武巖纖維的制造,武漢先進院一直在不斷探索創新模式。


在基于等離子體的玄武巖纖維表面改性等方面,武漢先進院做了大量原創性探索,相關工作A Versatile Solar-Powered Vapor Generating Membrane for Multi-Media Purification發表于化工領域的權威期刊Separation and Purification Technology。團隊還面向市場應用需求,致力于玄武巖纖維及其復合材料應用技術和產品的開發與產業化,已在隔熱防火、摩擦材料、車船制造、結構功能復合材料等方面開展應用研究,申請了多項發明專利。真正做到了從“制造”向“智造”的轉變。

 


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