2010年7月23日星期五

“救命稻草”碳纖維 未來的汽車不怕撞

“救命稻草”碳纖維 未來的汽車不怕撞
2010年07月23日09:17
來源:《科技日報》

據英國《經濟學家》雜志近日報道,前不久在西班牙舉行的F1瓦倫西亞大獎賽上發生了驚人一幕:馬克·韋伯的賽車以每小時306公裡的速度行駛時發生了嚴重的翻車事故。幸運的是,韋伯本人毫發無損。

  韋伯的“救命稻草”就是目前F1賽車中十分流行的碳纖維底座。雖然與鐵、鋁材料相比,碳纖維的“身價”更高,但其抗壓性以及輕便性都遠遠優於鐵和鋁。目前,在很多高精尖領域都可以看見其“芳蹤”,比如飛機的機翼、超級汽車以及昂貴的山地自行車等。

  雖然,碳纖維已經“飛入尋常汽車家”,出現在很多汽車的零部件上,不過,如果德國寶馬汽車公司的研發獲得成功的話,車身由碳纖維制造的電動汽車或將成為主流。

  安全耐用是優勢

  今年7月初,寶馬公司公布了其醞釀已久的電動汽車發展計劃,計劃在2013年推出插入式電動汽車Megacity。新的車型並非由現有車型改裝而來,而是寶馬公司的工程師們臥薪嘗膽的一次全新嘗試。這款性能優異的“無鐵”四座城市用車將會更加輕便,其由兩部分組成:包含了傳動系統和電池的鋁制底盤以及安裝在底盤上的碳纖維汽車“骨架”。

  碳纖維比鋁輕30%,比鐵輕50%。而且,由於碳纖維具有很強的抗撕裂性,當它被織成格狀結構,再融入樹脂后,其強度要超過鐵。但由於這道工序需要耗費大量勞力且效率很低,因此,大規模生產碳纖維的可能性不高。不過,寶馬公司正在試圖改變這一現狀。

  早在今年4月份,寶馬首席財務官就曾表示:“減輕車重對電動車而言非常重要。寶馬汽車將在電動車的生產中使用碳纖維,以替代鋼和鋁。”

  寶馬公司首先將聚合物加工成纖維狀,然后在高溫下通過幾道工序將纖維碳化,得到厚度僅為7微米的碳纖維,5萬根這樣的碳纖維擰在一起成為細紗。細紗可以制成纖維織物,再利用模具在高溫與高壓將纖維織物打造成型,最后將樹脂注入模具中讓纖維黏合在一起,整個流程可以由機器人在幾分鐘內完成。

  在這個過程中獲得的碳纖維可以做成汽車的“身體”。該公司表示,除了更輕盈之外,這種汽車的抗擠壓能力也令人驚嘆。在對車頭車尾進行的抗沖擊測試中發現,鋁制底盤受到擠壓會變形,也會吸收部分能量,然而,由堅硬的碳纖維制造的乘客區卻安然無恙,甚至側面來的強力沖擊也能讓車廂內的假人模型和電池毫發無傷(當然,當安全氣囊裝置啟動時,電池會自動斷電)。即便汽車受到猛烈的撞擊,車體有所損傷也不用擔心,切掉碳纖維受損的部分再黏上新部件,完全可以讓汽車恢復原狀。

  碳纖維復合材料的能量吸收能力比金屬材料高4倍到5倍左右。數年來,F1車隊一直採用碳纖維復合材料制造其賽車的碰撞緩沖構件,從而顯著減少了賽事中的重傷事故。

  其實,早在1992年,美國通用汽車公司就介紹了超輕概念車,該車的車身採用碳纖維復合材料,由手工碳纖維預浸料工藝制造,整體車身的質量為191公斤。用碳纖維取代鋼材制造車身和底盤構件,可減輕質量68%,從而節約汽油消耗40%。

  碳纖維汽車的回收利用是難題

  鋼鐵和鋁很容易回收再利用,但是,碳纖維很難回收再利用,因此,從某種角度來說,碳纖維汽車可能在“人老珠黃”之后成為一堆廢物。目前,汽車制造商正同宇宙空間機構合作,試圖解決這一問題。眼下,寶馬公司一馬當先,研發出了最新的處理碳纖維“邊腳料”的方法。通過高溫分解,這些“邊腳料”能夠退回到未加工的狀態。通過此種方法生產出的復合材料具有碳纖維一半的硬度。

  碳纖維的另一個優勢是不易腐蝕,如果不考慮電池隻有10年左右的使用壽命,這種碳纖維電動汽車的壽命可以長達幾十年(當然,馬達還是需要定期進行檢修的),到時,如何讓碳纖維電動汽車車主放棄它,可能會讓汽車制造商大費周折。記者 劉霞
http://scitech.people.com.cn/BIG5/12230415.html

韋伯奇蹟地生存 在半空中以190哩時速360度翻轉後

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