智能汽車設計中的環保材料的設計研究

屈建平

摘 要 目前，節能、環保、安全、舒適、智能和網絡娛樂是汽車技術發展的總趨勢，尤其是節能和環保更是關系人類可持續發展的重大問題。本文主要探討智能汽車設計中的環保材料應用。

關鍵詞 智能汽車 環保 材料

中圖分類號：U462 文獻標識碼：A

1智能汽車環保材料設計中塑料材料的應用

歐洲汽車制造商在車身塑料使用比例上已經比當今世界平均轎車塑料用量要高出很多，所以汽車塑料在汽車制造業的應用前景很被看好。現在國內的汽車制造商也跟隨趨勢，目前已知的是國內轎車的塑料使用量相對于發達國家的 120 千克/輛也達到了 90 千克/輛。因此，隨著國際汽車車身輕量化進程的不斷發展，目前汽車車身上的一些高污染高耗能的零部件材料也將被塑料逐漸的取代。伴隨著生產技術以及研發技術的飛速發展，在汽車生產過程中，不管是內裝件還是外裝件以及結構件都廣泛的使用塑料制件，塑料作為生產原材料在汽車零部件領域被逐漸使用。目前，發達國家已將汽車整車塑料所占量的多少，作為衡量汽車設計和制造水平的一個未來標準，就目前汽車整車設計制造來說，無論是外裝飾件、內裝飾件，還是功能與結構件，塑料都可以勝任。因為塑料的成型性能比較好，設計師在設計汽車外觀和其他部件時受到的制作工藝限制較少，印度的塔塔公司生產出了一款世界上最便宜的小車塔塔 Nano，整個汽車的外殼采用了塑料制作，這也是用塑料替換鋼板的第一輛車汽車環保材料設計中合金材料的應用塑料雖然具有輕便、便于成型等優點，但是有一些特定的部件所需要的性能是塑料所達不到的。

2汽車環保材料設計中合金材料的應用

在汽車發展史上使用最早，最常見以及使用相對成熟的汽車用輕金屬就是合金，在金屬材料中，合金由于材料的經濟性，易加工成型等特點，已經在汽車零部件中大范圍的應用；并且合金鍛造更是進一步提高有強度高，在同等條件下，合金材料更可以減輕重量；合金材料在現代汽車輕量化進程中已經顯示出非常重要的作用，這也符合了汽車的發展趨勢。

3汽車環保材料設計中碳纖維材料的應用

在汽車設計中，碳纖維一直是廣大設計師樂于使用的材料之一。碳纖維別名又叫碳化纖維，因為它是由一些以碳纖維多層復合編制而成的一種新型材料。剛開始碳纖維因為其造價昂貴和生產工藝麻煩，主要應用在汽車比賽中的F1賽車中。現在隨著制造技術和成本的降低，碳纖維在民用汽車上應用的越來越廣泛。由于碳纖維的密度相當的低，使得它質地又輕又硬，我們目前的在設計大型飛機時使用碳纖維非常的廣泛，因為碳纖維較低的密度可以減輕飛機的整體重量，使得飛機的油耗降低。由于碳纖維的優良特性，我們在設計一些高端的自行車和風力發電機的葉片上也是用了碳纖維材料。

碳纖維材料對于汽車設計師來說就是一塊可塑性很強的橡皮泥，因為碳纖維材料成型工藝靈活，其結構和性能具有很強的可設計性。通過數據得知，碳纖維在力學性能方面非常的優秀，它比普通金屬的重量要輕三分之二以上，在抗拉強度上面也比一般的金屬要高出很多，因為每一條碳纖維都是由幾千條更加微小的碳纖維組成的，其內部原子層面跟我們所說的石墨有一些相近，也是有六角形的碳原子所構成的，但是與石墨松散的晶體結構不同，碳纖維是由不規則的層連接。這就使得碳纖維的強度只是表現在沿纖維軸方向表現的很高，其他方面就比較容易被沖壓損傷，這就要求我們在把碳纖維設計汽車部件的時候要根據其結構來利用它的優勢。

4汽車環保材料設計中納米材料的應用

世界著名的物理學家理查德.費曼曾經在 1959 年就預言“人類可以用小的機器制作更小的機器，最后將變成根據人類意愿，逐個地排列原子，制造產品。”曾經的設想在現在已經得到了實現，通過科學家的不斷努力，納米技術正在飛速的發展著。

我們在使用納米材料進行設計時，首先要了解納米材料的性能與原理。所謂的納米只是一個計量單位，納米技術就是在在100納米以下的微小結構中對物質進行研究處理的技術（1毫米=1000000納米）。通過科學家的研究和歸納，納米技術分為了納米材料學、納米化工學、納米機械學、納米生物學等。納米技術在汽車行業的應用主要體現在納米材料學上，汽車納米材料的不斷研究為未來環保節能汽車的設計發展又提供了堅實的基礎。根據納米材料的結構特點，把不同材料在納米尺度下進行合成與組合，可以形成各種各樣的納米復合材料，例如納米功能塑料。我們通過納米技術可以改變塑料本身所自帶的缺陷，例如通過納米技術可以使塑料的強度加強，使其具有更強的耐熱性，重量更加輕盈等，這種特性使得我們設計師在設計特殊部件時能有更多的選擇余地。納米材料相對于目前的常規材料來說有很多優點，通過特殊的加工方式以后可以增加材料的硬度，也可以制作成阻燃材料以及抗菌材料等。根據材料不同的用途對其進行納米改造 ，使其成為符合我們使用的最佳材料。例如可以給予材料一些特殊的性能：增強堅韌性能、耐磨性能、電阻性能、透明性能、抗菌性能、抗老化性能及防紫外線性能。

參考文獻

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