超級木材制備新型超輕質汽車外殼的工藝技術分析

薛凱琳 陳俞彤

摘 要：木材從力學角度上分析是一種彈性材料，在結構上呈現多孔狀，木材這個特性，可以使其彎曲塑性，本文從木材彎曲的原理出發，使用超級木材制備超輕質汽車外殼汽車，論述了超級木材塑性方法、汽車安全、性能。超級木材的使用使汽車輕量化，達到減少資源消耗，降低汽車油耗，提升安全性能。

關鍵詞：超級木材;新型超輕質汽車;外殼;工藝技術分析

木制工藝品等大多采用蒸汽彎曲法，蒸汽彎曲法這項木制工藝已經傳承了兩千年，現在仍是木匠最喜歡使用的技巧之一。這項工藝能暫時性的將剛性木材轉變成柔韌可彎曲的木條。超級木材的應用于汽車上將用到蒸汽彎曲法。

1 超級木材制備新型超輕質汽車外殼的解釋

用木頭作為汽車最早的車身材料，完全是受早期工業技術落后的影響。作為探索性研究，木材是天然材料，具有鋼材、水泥、塑料等材料無法替代的優勢。因此筆者認為汽車的殼體，座椅、儀表板、車門內側、甚至整個汽車的大梁框架等，均可探索性使用木材材料。

2 木材制備成可使用的汽車外殼木材的歷史參考

采用木材蒸汽彎曲法，這項木制工藝在我國歷史上傳承了兩千年之久。這項工藝能暫時性的將剛性木材轉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彎曲的船肋、搖椅的彎曲基座、弦樂器彎曲的側板（如吉他，大提琴和小提琴）。只要將蒸汽發生器（一般為帶有軟管燒水壺）或自制鍋爐連接到密閉的蒸汽箱，便可將木構件放入蒸汽箱內進行塑形了。使用這種方法，即使是實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而不會斷裂。其原理為，當暴露于蒸汽箱內高溫的水蒸氣時，一塊木頭粘合在一起的木酚素開始軟化，此時木材的主要結構—纖維素便可被彎曲成新的形狀。當木材被彎曲成既定形狀之后，再將其返回到正常的室內溫度和濕度的環境時，木酚素便開始冷卻并恢復其原始硬度，與此同時彎曲的形狀也被保存了下來。

3 使用超級木材制備汽車外殼的應用安全探究

據英媒《太陽報》報道：科學家發現了一種能夠使木材強度提高12倍的方法，科學家試圖用一種更輕、更便宜、可再生的木材來代替鋼鐵。這種堅固的材料能夠阻擋子彈，可以用于制造汽車、飛機、建筑物甚至是防彈衣。像AK47、我國的八一杠等能在100米之內就穿透6毫米的鋼板，所以普通材料制作的車門擋子彈是不可能的。

在飛速的子彈面前，車門跟一張紙沒什么區別。曾經有相關人員做過測試，以7.6mm口徑的沖鋒槍射擊兩扇警車車門，射擊距離為50米，僅僅一秒鐘，子彈就輕松穿過車門，并把車門打成了馬蜂窩。所以理論上，他們所做的一項實驗是用類似于子彈的彈丸射擊普通木材和超級木材，超級木材擋住了射擊而普通木材被彈丸直接擊穿。實驗表明使用超級木材制備汽車外殼駕駛以及乘坐人員安全保障會大幅度提高。

4 使用超級木材制備汽車汽車性能優化

4.1 首先是能夠降低油耗

有試驗證明，車輛每減重10%，油耗即可下降6%～8%。也就是說車輛每減重100kg，百公里油耗即可降低0.3L-0.6L。同時，車輛每減重100kg，二氧化碳排放可減少約5g/公里，汽車減重對于節能減排也有很大的幫助。舉個例子，比如別克家的君越，新一代車型通過減重155kg，油耗也成功降低了2.2L，日后的用車成本必定也會大大降低，可見車輛“減肥”對于油耗有很大的幫助（當然發動機技術或者其他因素也會影響油耗）。另外，如果是電動車，每減重10%，續航能力就會增加5%～8%。

4.2 增加操控性

眾所周知，小車肯定要比大車更有操控性，比如開一輛小轎車和開一輛大型的SUV而言，自然是小轎車更加靈活，更有操控。汽車減重，實現輕量化，讓車輛更有操控性。而汽車減重之后最明顯的表現就是車子跑起來會更加輕便，加速更快。車輛每減重10%，加速可提升8%;同時，車輛越輕，剎車時的距離也會相對縮短。車輛每減重10%，剎車距離可縮短5%。所以說，汽車減重也大大提升了車輛的操控性。

4.3 安全性提升

很多人會認為，汽車越重，安全性越好，而汽車減重會降低車輛的安全性，但事實證明這個說法是不正確的。首先汽車的安全性分為主動安全和被動安全。在主動安全方面，車輛上會配備諸多安全系統來增加車輛的安全性，比如ESP車身穩定系統、車道偏離、主動剎車等。反而一臺質量較輕的車輛在緊急狀況下，憑借主動安全系統以及制動系統的幫助，可以更容易剎停，避免意外的發生。而在被動安全方面，是指車輛上的車身結構、安全氣囊、防撞鋼梁等。工程師們在車身結構方面通過采用多種高強度的鋼材料使車輛更加輕量化，同時又提升了車輛的安全性，一舉兩得。所以，如果車輛減重之后，憑借主動系統和被動安全系統的幫助，安全性方面會占有一定的優勢。無論是國內還是國外，汽車輕量化勢在必行，成為當下各家車企必須要攻克的難題。

5 結語

綜上所述，超級木材制備新型超輕質汽車外殼，在加工時進行彎曲、塑形更是不在話下，使用超級木材制備汽車外殼不僅在人員安全、汽車性能、資源環境等多方面有質的飛躍更能使人類貼近自然，代表著未來新的一種品位與格調。

參考文獻：

[1]超級木材可替代合金——強度，韌性和抗彈性能出眾.2018（04）：145.

[2]曾力.造物“選”材·“適”之為良——工業設計中“木”之用材適應性研究.2007.

[3]馬鳴圖，柏建仁.汽車輕量化材料及相關技術的研究進展[J].新材料產業，2006，6：37-42.