随着国家对机动车的改革, 汽车轻量化成为了一个高频词. 尤其在各类汽车相关的论坛或会议上, 轻量化几乎无一例外的成为了讨论的焦点.
除了碳纤维材料, 还有哪些材料可以成为汽车的 '减肥利器' 呢?
长纤维增强热塑性复合材料
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料. 以热塑性树脂为基体, 以长纤维(主要为玻璃纤维和碳纤维, 10-25mm)为纤维增强材料的热塑性复合材料, 具有质量轻, 强度高, 抗冲击热性强, 耐腐蚀, 成型加工性能优, 可设计与重复回收利用, 绿色环保等性能, 并具有高的性价比和较低的密度, 在汽车轻量化应用中展示了较好前景.
LFT的机械特性与增强纤维的长度有着密切的关系. 与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相比, LFT材料在强度, 抗撞击性能, 能量的吸收率等方面都得到了很大提高. 这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上的应用创造了条件, 成为受汽车行业青睐的主要原因之一. '
具体来说, 这一材料主要用于汽车仪表板骨架, 前端模块(水箱支架), 天窗支架, 蓄电池支架, 门板支架, 引擎盖, 换挡器, 油门踏板等. 而以仪表板支架为例, 其可满足高流动性, 高刚度, 低蠕变, 安全性, 尺寸稳定性, 轻量化等方面的要求.
玻璃纤维增强材料
作为无机非金属材料的一种, 玻璃纤维在绝缘性, 耐热性, 抗腐蚀性机械强度等方面表现尤佳, 但缺点是性脆, 耐磨性较差. 它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制, 拉丝, 络纱, 织布等工艺制造成的, 其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米, 相当于一根头发丝的 1/20-1/5 , 每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成. 玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料, 电绝缘材料和绝热保温材料等.
早在多年前, 名牌汽车便率先使用了玻璃纤维及其复合材料, 如美国林肯大陆使用SMC发动机罩, 保险杠, 后部行李箱盖, 玻纤增强PET空调管, 排气门等. 而今, 随着人们对汽车的安全性, 舒适性, 环保性以及轻量化的要求, 国内外汽车车工业则更加青睐这一材料, 这基于其优良的特性使之能够在一些汽车半结构制件上取代钢材和铝材.
据了解, 汽车用LFT增强纤维通常为玻璃纤维, 理论上这种玻璃纤维在制品中的比例可以达到10%~ 80%(指质量比), 而实际上常用玻璃纤维的比例通常为20%~ 40%. 作为补强材料, 玻璃纤维通常被用来制造增强塑料或增强橡胶, 而其自身的特点使之被更广泛的而用于前端模块, 塑料油箱, 车身底部护板, 备胎盒, 全景天窗, 发动机下板等众多部件中. 综合各主机厂根据车型选用的以塑代钢轻量化技术, 外饰上可带来60kg以上的轻量化效果.
自然纤维复合材料
常见的自然纤维包括木纤维, 麻纤维, 棉纤维, 竹纤维等, 在众多轻量化材料中, 自然纤维所受到的关注似乎不及其它, 然在近两年, 这一材料也越来越多地出现在大众的视野, 其中尤以木纤维占比最重.
以大众XL1这一车型来说, 其内饰件, 包括通风管道, 就全部使用了木纤维. 将其与大众Polo对比, 在使用木纤维之后, 重量从184公斤, 变为了80公斤, 减重约57%.
除了大众XL1之外, 宝马, 奥迪, 奔驰等众多车型在门板, 嵌饰板, 座椅靠背, 仪表板, ABC柱, 行李箱盖板等部件上也采用了这一材料.