隨著國家對機動車的改革, 汽車輕量化成為了一個高頻詞. 尤其在各類汽車相關的論壇或會議上, 輕量化幾乎無一例外的成為了討論的焦點.
除了碳纖維材料, 還有哪些材料可以成為汽車的 '減肥利器' 呢?
長纖維增強熱塑性複合材料
長纖維增強熱塑性複合材料(LFT)是纖維增強聚合物領域的一種新型高級輕量化材料. 以熱塑性樹脂為基體, 以長纖維(主要為玻璃纖維和碳纖維, 10-25mm)為纖維增強材料的熱塑性複合材料, 具有質量輕, 強度高, 抗衝擊熱性強, 耐腐蝕, 成型加工性能優, 可設計與重複回收利用, 綠色環保等性能, 並具有高的性價比和較低的密度, 在汽車輕量化應用中展示了較好前景.
LFT的機械特性與增強纖維的長度有著密切的關係. 與相類似的短纖維(纖維長度約小於1mm)增強注塑成型熱塑性複合材料相比, LFT材料在強度, 抗撞擊性能, 能量的吸收率等方面都得到了很大提高. 這些特性也為LFT在要求更為嚴格的汽車內外部的結構件和半結構件上的應用創造了條件, 成為受汽車行業青睞的主要原因之一. '
具體來說, 這一材料主要用於汽車儀錶板骨架, 前端模組(水箱支架), 天窗支架, 蓄電池支架, 門板支架, 引擎蓋, 換擋器, 油門踏板等. 而以儀錶板支架為例, 其可滿足高流動性, 高剛度, 低蠕變, 安全性, 尺寸穩定性, 輕量化等方面的要求.
玻璃纖維增強材料
作為無機非金屬材料的一種, 玻璃纖維在絕緣性, 耐熱性, 抗腐蝕性機械強度等方面表現尤佳, 但缺點是性脆, 耐磨性較差. 它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制, 拉絲, 絡紗, 織布等工藝製造成的, 其單絲的直徑為幾個微米到二十幾米個微米, 相當於一根頭髮絲的 1/20-1/5 , 每束纖維原絲都由數百根甚至上千根單絲組成. 玻璃纖維通常用作複合材料中的增強材料, 電絕緣材料和絕熱保溫材料等.
早在多年前, 名牌汽車便率先使用了玻璃纖維及其複合材料, 如美國林肯大陸使用SMC發動機罩, 保險杠, 後部行李箱蓋, 玻纖增強PET空調管, 排氣門等. 而今, 隨著人們對汽車的安全性, 舒適性, 環保性以及輕量化的要求, 國內外汽車車工業則更加青睞這一材料, 這基於其優良的特性使之能夠在一些汽車半結構製件上取代鋼材和鋁材.
據了解, 汽車用LFT增強纖維通常為玻璃纖維, 理論上這種玻璃纖維在製品中的比例可以達到10%~ 80%(指質量比), 而實際上常用玻璃纖維的比例通常為20%~ 40%. 作為補強材料, 玻璃纖維通常被用來製造增強塑料或增強橡膠, 而其自身的特點使之被更廣泛的而用於前端模組, 塑料油箱, 車身底部護板, 備胎盒, 全景天窗, 發動機下板等眾多部件中. 綜合各主機廠根據車型選用的以塑代鋼輕量化技術, 外飾上可帶來60kg以上的輕量化效果.
自然纖維複合材料
常見的自然纖維包括木纖維, 麻纖維, 棉纖維, 竹纖維等, 在眾多輕量化材料中, 自然纖維所受到的關注似乎不及其它, 然在近兩年, 這一材料也越來越多地出現在大眾的視野, 其中尤以木纖維佔比最重.
以大眾XL1這一車型來說, 其內飾件, 包括通風管道, 就全部使用了木纖維. 將其與大眾Polo對比, 在使用木纖維之後, 重量從184公斤, 變為了80公斤, 減重約57%.
除了大眾XL1之外, 寶馬, 奧迪, 平治等眾多車型在門板, 嵌飾板, 座椅靠背, 儀錶板, ABC柱, 行李箱蓋板等部件上也採用了這一材料.