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基于選擇性轉(zhuǎn)化技術(shù)的輕量化復(fù)合材料應(yīng)用

考慮到汽車輕量化的發(fā)展方向，許多研究人員開始對車用輕量化復(fù)合材料進(jìn)行研究。文中從宏觀和微觀兩個(gè)層面上，考慮了孔隙率的概念，利用選擇性轉(zhuǎn)化技術(shù)對碳纖維、碳纖維復(fù)合材料、輕量化復(fù)合材料和多孔隙復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)特性分析，并對輕量化材料的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化材料的應(yīng)用。

選擇性轉(zhuǎn)化被看做是一個(gè)非均質(zhì)材料大分子轉(zhuǎn)化，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一均質(zhì)材料的轉(zhuǎn)化。這種技術(shù)從孔隙率的角度研究材料輕量化，而不是從材料微粒角度出發(fā)，這樣可最大限度地降低相關(guān)法規(guī)的限制。該技術(shù)的發(fā)展來源于樹脂的發(fā)展，使用時(shí)需要控制成型后零部件的孔隙率。利用現(xiàn)有的多種方法創(chuàng)建碳纖維復(fù)合材料的非均質(zhì)多層結(jié)構(gòu)，在不同的層面將孔隙率引入到碳纖維復(fù)合材料系統(tǒng)中，如從宏觀層面在蜂窩中間層引入孔隙率，而發(fā)泡樹脂和中空碳纖維則在微觀層面上引入孔隙率，并在微觀層面上同時(shí)引入碳納米管，以增強(qiáng)材料強(qiáng)度。利用該技術(shù)制備的材料若要在汽車行業(yè)中廣泛應(yīng)用，則需對其強(qiáng)度和耐久性進(jìn)行測試。

測試結(jié)果顯示，新材料最大密度約減少了10％、能量吸收增加了40％、抗彎強(qiáng)度增加了33％、彎曲彈性模量增加50％、剛度增加50％以上。結(jié)合聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺之類的熱塑性材料，可以將新材料應(yīng)用在車門內(nèi)飾板、頂棚、底盤部分部件以及整個(gè)車身翼子板處。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)輕量化的后續(xù)工作是研究新材料的回收特性，進(jìn)一步確定具有成本效益的生產(chǎn)方式，包括適用于熱塑性材料的快速固化技術(shù)和熱壓罐預(yù)浸料成型技術(shù)。

Carl Justin Kamp et al. SAE 2014-01-1061.

編譯：王祥