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用于減小汽車生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境影響的材料評(píng)估方法

據(jù)歐洲運(yùn)輸部門統(tǒng)計(jì)，溫室氣體排放量中1/3是由于道路車輛產(chǎn)生的。而減輕質(zhì)量是汽車減少油耗、減小排放的有效方法。質(zhì)量減輕可通過輕質(zhì)材料實(shí)現(xiàn)，如輕金屬、聚合物及復(fù)合材料等。但是輕量化設(shè)計(jì)也有缺點(diǎn)，如價(jià)格高的碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRPs）在制造過程中有更高的能量需求；復(fù)合材料和夾層結(jié)構(gòu)的回收也是昂貴和復(fù)雜的；因?yàn)閺?fù)合材料包括2種不同的材料（基質(zhì)和加固層），傳統(tǒng)夾層結(jié)構(gòu)包括外層、芯材料和粘接劑，因此對(duì)于復(fù)合材料的分離是困難的。開發(fā)了一種具有高可回收性的新復(fù)合材料即自增強(qiáng)聚合物（SRP），因?yàn)槠淅w維和基體都是基于可回收聚合物，因此具有良好的力學(xué)性能。在車輛整個(gè)生命周期中，評(píng)估了材料對(duì)環(huán)境的影響。

隨著對(duì)汽車輕量化的要求越來越高，汽車廠商一直在重點(diǎn)關(guān)注材料的性能（如密度、強(qiáng)度等），而對(duì)材料在整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境的影響關(guān)注較少，導(dǎo)致新材料的使用可使整車性能提高但卻對(duì)環(huán)境造成了較大影響。因此，需要系統(tǒng)化的材料選擇流程，既關(guān)注材料的性能又關(guān)注材料對(duì)環(huán)境的影響，即使用全生命周期方法對(duì)材料的使用進(jìn)行評(píng)估，關(guān)注原料生產(chǎn)到這個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用、回收，就是各個(gè)階段對(duì)環(huán)境的影響。本文將這種方法應(yīng)用到汽車部件的設(shè)計(jì)中，對(duì)車輛上使用的金屬、混合物和聚合物等系列材料進(jìn)行了評(píng)估，并進(jìn)行了一個(gè)新的自增強(qiáng)復(fù)合材料的評(píng)估，該自增強(qiáng)復(fù)合材料是一種輕量級(jí)材料，可以替代不可回收的復(fù)合材料，且其對(duì)環(huán)境的影響較小。

這種全生命周期方法應(yīng)該考慮物理、機(jī)械和環(huán)境特性等綜合因素，并應(yīng)用到材料選擇和車輛設(shè)計(jì)過程中，同時(shí)將材料生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響考慮其中。由于輕質(zhì)材料提供了較大程度的節(jié)能潛力，也在生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了影響。因此在車輛設(shè)計(jì)和材料選擇的過程中必須考慮環(huán)境因素的制約，對(duì)很多方面進(jìn)行綜合評(píng)估。

刊名：Materials & Design（英）

刊期：2015年第83期

作者：S. Poulikidou et al

編譯：王瑩