今天給各位分享汽車新型材料的知識，其中也會對汽車新型材料的發(fā)展進行解釋，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題，別忘了關注本站，現(xiàn)在開始吧！
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替代傳統(tǒng)材料大勢所趨 “雙碳”目標下汽車新材料機遇和挑戰(zhàn)
在“雙碳”目標下，供應鏈領域實現(xiàn)碳減排的關鍵在于采用新技術、新材料、新工藝，從汽車零部件的開發(fā)設計到研究試制，從批量生產(chǎn)到原材料選用，幾乎各個環(huán)節(jié)都可以深入挖掘潛力，減少碳排放。因此，新型材料在汽車上的應用，對于汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大。
目前，汽車車身用材料大致可分為兩大類，第一類是金屬材料，包括鋼板、鑄鐵等重金屬材料，以及鋁、鎂、鈦等輕金屬及其合金材料、泡沫金屬等材料；第二類是非金屬材料，包括工程塑料、纖維、樹脂、玻璃、橡膠、非金屬泡沫材料、非金屬復合材料等。隨著汽車技術的發(fā)展，復合材料和納米材料將會在未來汽車材料中廣泛應用。
在全球節(jié)能與環(huán)保的大勢所趨下，汽車材料的使用也圍繞這兩大趨勢，向著輕量化——更環(huán)保、低VOC——更健康、低氣味——更舒適的方向發(fā)展。
首先，當汽車油耗壓力步步緊逼，當續(xù)航里程短板亟待補齊時，能夠緩解這兩大壓力的輕量化已逐漸成為新車的重要標簽。盡管汽車輕量化主要由結構輕量化設計和材料輕量化組成，但目前主要依賴的還是材料輕量化，因而車企及零部件企業(yè)的側重點更多地放在輕質材料的開發(fā)及應用方面。在《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》中，輕質材料的應用被列為輕量化的重要技術路徑之一。
其次，在環(huán)保方面，低VOC材料從分子設計、聚合過程、加工工藝等各個環(huán)節(jié)嚴格控制，大大降低了材料中易散發(fā)的小分子，讓材料變得更加穩(wěn)定，不易揮發(fā)，達到低VOC的要求。在汽車內(nèi)飾中，很多部件都會用到低VOC材料，如中控面板、門板、換擋器蓋等等。因此，低VOC材料對于駕乘人員的生命健康起著保障作用。
我國汽車產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過了多年高速增長后，正進入產(chǎn)業(yè)轉型和技術升級的新時期。在“雙積分”法規(guī)以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策的雙重驅動下，車用材料也迎來了新的發(fā)展機遇。傳統(tǒng)以鋼為主的汽車用材結構，正向鋼鋁混合、全鋁車身、塑料復合材料和鎂合金等多材料混合應用的趨勢發(fā)展。
近年來，以車身覆蓋件和車身骨架為代表的汽車材料正經(jīng)歷一場深刻的變革，有色金屬及其合金、粉末金屬和復合材料在汽車中的應用比例迅速上升，并已出現(xiàn)新型材料由簡單零件向復雜結構件過渡，并逐步替代傳統(tǒng)材料的趨勢，使用新材料不僅有助于改善汽車上的技術性能，還使許多新設計、新技術在工業(yè)化生產(chǎn)中的實現(xiàn)成為可能。
但是，在汽車新材料的發(fā)展過程中，制約其大規(guī)模應用的因素也有很多，成本和價格首當其沖，技術的進步也不可能一蹴而就。那么，我們該如何解決這些問題呢？
即將于10月15-16日在重慶舉辦的2021中國汽車供應鏈大會，專門設置了“汽車材料新動態(tài)”主題論壇，圍繞汽車行業(yè)高質量發(fā)展，邀請業(yè)內(nèi)專家學者及企業(yè)高層一起探討汽車材料新動態(tài)及技術發(fā)展趨勢，旨在促進汽車材料產(chǎn)業(yè)融合、創(chuàng)新發(fā)展。
本次“汽車材料新動態(tài)”主題論壇將安排在大會第二天，即10月16日上午舉辦，由東華大學教授、纖維材料改性國家重點實驗室副主任余木火擔任主持人，屆時，來自中國工程院的蔣士成和丁文江兩位院士，將分別圍繞“高性能纖維及其在汽車輕量化應用”和“汽車用輕合金發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢”兩大主題進行演講。
傳統(tǒng)材料的技術創(chuàng)新，新型材料的技術突破，都將在本次主題論壇上進行研討。北京化工大學副校長、教授張立群將針對“下一代輪胎用綠色低碳橡膠材料”的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢發(fā)表主題演講，同時擔任主持人的余木火教授也將針對“碳纖維復合材料在量產(chǎn)車型應用關鍵技術進展”發(fā)表主題演講，中南大學教授、湖南世鑫新材料有限公司董事長肖鵬的演講主題為“乘用車碳陶復合材料制動盤的發(fā)展及產(chǎn)品標準與測試方法”，金發(fā)科技股份有限公司汽車材料全球創(chuàng)新中心主任周英輝的演講主題為“新形勢下車用改性塑料的發(fā)展趨勢”，而東風汽車集團有限公司技術中心質量驗證中心非金屬材料室經(jīng)理熊芬將從整車企業(yè)的角度出發(fā)，就“雙碳背景下的汽車材料工藝技術發(fā)展及應用”展開剖析。
面對中國汽車高質量發(fā)展中新材料的機遇和挑戰(zhàn)，該主題論壇還安排了圓桌對話，邀請上海交通大學研究員、輕合金精密成型國家工程研究中心副主任蔣海燕，上汽集團股份有限公司乘用車分公司系統(tǒng)經(jīng)理尹建偉，凱盛科技集團有限公司副總經(jīng)理蔣洋，天合光能股份有限公司車用業(yè)務負責人高曉燕，以及熊芬、周英輝等專家學者和來自整車及零部件的企業(yè)代表，共聚一堂，圍繞碳纖維復合材料、輕合金、高強度鋼、工程塑料、電池材料、氫能源材料等新型材料的應用和前景，展開頭腦風暴，進行思想碰撞。
10月16日，來2021中國汽車供應鏈大會，關注“汽車材料新動態(tài)”主題論壇，干貨滿滿，定令業(yè)內(nèi)人士不負所望。
新興汽車材料有哪些
新興材料——石墨烯
石墨烯是由單層碳原子排列成六邊形晶格的一種異形體(形式)。它是碳的許多其他異形體的基本結構元素，如石墨、木炭、碳納米管和富勒烯。它可以被認為是一個不確定的大芳香族分子，是一種多環(huán)芳烴族的終極例子。
石墨烯有許多不同尋常的性質。它是經(jīng)過測試的最堅固的材料，能有效地傳導熱量和電，而且?guī)缀跏峭该鞯摹Ｊ╋@示了一種大而非線性的反磁性，比石墨的大，可以被釹磁鐵懸浮。
科學家們對石墨烯進行了多年的理論研究。幾個世紀以來，通過使用鉛筆和其他類似的石墨應用，它無意中產(chǎn)生了少量的物質。它最初是在1962年的電子顯微鏡中觀察到的，但在金屬表面的支持下才被研究。這些材料后來被重新發(fā)現(xiàn)、分離，并在2004年由曼徹斯特大學的安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫完成。通過對其組成、結構和性質的現(xiàn)有理論描述，了解了研究情況。這項工作導致了2010年兩次獲得諾貝爾物理學獎“關于二維材料石墨烯的開創(chuàng)性實驗”。
石墨烯
“石墨烯”是“石墨”和后綴-ene的組合，由Hanns-Peter Boehm命名，在1962年描述了單層碳箔。
“cafeen”一詞最早出現(xiàn)于1987年，用來描述石墨作為石墨夾層化合物(GICs)的組成部分;從概念上講，GIC是一種晶間和石墨烯的結晶鹽。該術語還被用于碳納米管的早期描述，以及外延石墨烯和多環(huán)芳烴(PAH)。石墨烯可以被認為是一種“無限交替”(只有6個碳環(huán))多環(huán)芳烴。國際純粹與應用化學聯(lián)合會指出:“以前，石墨層、碳層或碳片等描述都被用于石墨烯這一術語……”對于一個單層的術語來說，它是不正確的，它包含了術語石墨，它意味著一個三維的結構。在討論單個層的反應、結構關系或其他性質時，只應使用石墨烯。
Geim定義了“孤立的或獨立的石墨烯”，因為“石墨烯是石墨的單一原子平面，這是必不可少的——從它的環(huán)境中充分分離出來，被認為是獨立的。”這一定義比IUPAC定義要窄，它指的是cloven，傳輸和懸浮石墨烯。其他形式如石墨烯在各種金屬上生長，如懸浮或將轉移到二氧化硅(SiO)，則可以成為自由站立。
石墨烯的理論最早是在1947年被華萊士發(fā)現(xiàn)的，作為理解三維石墨的電子特性的起點。由Semenoff、cenzo和Mele首次提出了無質量的無質量Dirac方程。1948年Ruess和Vogt發(fā)表了最早的few-layer石墨的TEM圖像。早在1962年，Boehm報告生成了氧化石墨烯薄片的單層石墨烯薄片時，一項關于石墨層的早期的詳細研究就開始了。
石墨烯
1990年開始，通過機械去角質來制作石墨薄膜的努力，但在2004年之前，沒有比50 - 100層更薄的薄膜。最初嘗試制作原子薄的石墨薄膜，使用了類似于繪圖方法的去角質技術。得到厚度為10nm的多層樣品。
有關石墨烯生產(chǎn)的首批專利之一于2002年10月提交，并于2006年獲得批準。兩年后，2004年，Geim和Novoselov從大塊石墨上提取了單原子厚的晶體[7]，并將其轉移到薄二氧化硅上(SiO)。
在矽晶圓片上，電隔離石墨烯。這種解理技術直接導致了石墨烯的反常量子霍爾效應的首次觀測，提供了石墨烯理論上預測的無質量狄拉克費米子的理論預測的直接證據(jù)。這一結果由Geim的小組以及Kim和Zhang報告，他們的論文于2005年發(fā)表在《自然》雜志上。Geim和Novoselov因他們對石墨烯的開創(chuàng)性研究獲得了獎項，特別是2010年的諾貝爾物理學獎。
2013年,歐盟委員會資助的大型研究項目總預算的石墨烯旗艦 10億,涉及150個合作伙伴組織。
一旦商業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)被證明，石墨烯的商業(yè)化就會迅速進行。到2017年，在第一個實驗室石墨烯電子裝置問世13年之后，一個集成的石墨烯電子芯片在商業(yè)上被生產(chǎn)，并在圣地亞哥的納米醫(yī)學診斷中向制藥研究人員推廣。
石墨烯
石墨烯是一種透明且柔韌的導體，它為各種材料/器件應用，包括太陽能電池，發(fā)光二極管(LED)，觸摸板和智能窗戶或手機提供了保證。例如，一家中國公司生產(chǎn)的基于石墨烯的觸摸板模塊(2D Carbon Graphene Material Co.， Ltd.)已批量出售給手機、可穿戴設備和家電制造商。
石墨烯的其他早期商業(yè)用途包括填料，如石墨烯注入的打印機粉末。
石墨烯超級電容器作為傳統(tǒng)電解電池的替代能源。具有快速充電、壽命長、環(huán)保生產(chǎn)等優(yōu)點。從2015年左右開始，由骨架技術生產(chǎn)的石墨烯超級電容器已經(jīng)商業(yè)化，并首次被用于一些特殊的應用，而不是傳統(tǒng)的電池。到2017年，商用石墨烯超級電容器組可用于工業(yè)電力應用，其最大輸出功率為1500千瓦。2016年，Adgero宣布了一種用于大型卡車的再生制動系統(tǒng)(KERS)，該系統(tǒng)采用了基于石墨烯的超級電容器。2016年，Henrik Fisker宣布開發(fā)一款電動汽車，它將使用石墨烯超級電容器代替鋰離子電池。
與鋰離子電池相比，它的低能量密度正在得到解決。計劃中的電動汽車的目標是最低400英里(640公里)。后來宣布，菲斯克公司生產(chǎn)的電動汽車仍將使用鋰離子電池，但石墨烯超級電容器的研究將繼續(xù)由納米技術公司提供。
未來汽車制造材料有哪些？
未來汽車汽車新型材料的制造料將更多地著眼于解決傳統(tǒng)汽車的金屬機件因轉動摩擦和燃燒帶來的高溫高熱。汽車發(fā)動機需要配置復雜的冷卻系統(tǒng)汽車新型材料，而冷卻系統(tǒng)又會大量消耗掉燃料能量。
陶瓷能夠承受1300℃~1500℃的高溫。如果能夠用陶瓷材料制造所有零件汽車新型材料，冷卻水就失去汽車新型材料了存在必要。由于消除了熱損耗，陶瓷發(fā)動機提高功率45%以上。更為重要的是，由于燃燒室溫度提高到約1200℃，陶瓷發(fā)動機將成為多燃料型的內(nèi)燃機，除汽油、柴油機以外，乙醇、煤、合成燃料甚至重油的某些品種也能使用。
塑料將大量用于汽車制造。1969年，世界范圍內(nèi)每輛轎車上使用塑料只有10千克。到1990年美國為90千克，占自重的7%，德國為72千克，日本為所有材料的9.5%。用于汽車的塑料主要有聚氯乙稀和聚氨酯。用塑料制造汽車零部件彈性變形時能吸收大量能量；局部受損時不受腐蝕；易于成型和著色，使零件的設計和造型有較大的選擇余地；能制造出最復雜的零件，吸收噪聲和振動性能好；容易修復。
復合材料將大量用于制造汽車部件。新型汽車上采用的復合材料有玻璃纖維增強塑料（FRP）、片狀模塑復合材料（SMC）、碳纖維增強塑料（CFRP）等。英國GKN公司用玻璃纖維增強塑料制造的傳動軸，質量減輕50%～60%，抗扭性為鋼的2倍，彎曲強度為鋼的2.5倍。美國用碳纖維增強塑料制造的扳簧質量只有14千克，但強度卻達到了原鋼板彈簧的指標。用質輕的塑料輕鋼、鋁材料來代替鋼材以及使用新型低耗輪胎是未來汽車一個重要趨勢。只靠減輕車身質量就可以減少油耗31%，靠改善發(fā)動機動力性能可減少能耗18%，而靠減輕滾動阻力則可減少能耗15%。
汽車上的新型玻纖復合材料有哪些？
玻璃纖維復合材料通常指：玻璃鋼。
玻璃鋼亦稱作GFRP，即纖維強化塑料，一般指用玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料，稱謂為玻璃纖維增強塑料，或稱謂玻璃鋼，注意與鋼化玻璃區(qū)別開來。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質輕而硬，不導電，性能穩(wěn)定.機械強度高，回收利用少，耐腐蝕。可以代替鋼材制造機器零件和汽車、船舶外殼等。
玻璃鋼別名玻璃纖維增強塑料，俗稱FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纖維增強復合塑料。根據(jù)采用的纖維不同分為玻璃纖維增強復合塑料（GFRP），碳纖維增強復合塑料（CFRP），硼纖維增強復合塑料等。它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種復合材料。纖維增強復合材料是由增強纖維和基體組成。纖維（或晶須）的直徑很小，一般在10μm以下，缺陷較少又較小，斷裂應變約為千分之三十以內(nèi)，是脆性材料，易損傷、斷裂和受到腐蝕。基體相對于纖維來說，強度、模量都要低很多，但可以經(jīng)受住大的應變，往往具有粘彈性和彈塑性，是韌性材料。
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