用于汽車擾流板的編織型智能軟復合材料

智能材料是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料，該種材料被認為是改善汽車、飛機等空氣動力學的極具前景材料。本研究將一種智能材料即編織型智能軟復合材料應用于汽車擾流板的后緣處，這不僅增加了汽車的動感性，而且可以有效地提高汽車的操縱穩(wěn)定性。

編織型智能復合材料的組成如圖1所示。首先將形狀記憶合金絲（SMA）在長度方向上定位在織機上；然后將玻璃纖維與SMA線垂直地交織；最后將制造的編織結(jié)構(gòu)與聚二甲基硅氧烷（具有各向同性的軟聚合物）組合，并在溫度可控的烘箱中固化。在固化復合結(jié)構(gòu)之前，將附加的玻璃纖維織物層層疊在編織結(jié)構(gòu)上，并要使SMA線嵌入的活性層偏離中性面定位。其中，SMA絲用作執(zhí)行器以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形，并且由于玻璃纖維具有各向異性性質(zhì),因此可以通過改變纖維的鋪設方式來控制變形的方向。

圖2為利用智能材料設計的汽車擾流板，軟變形車輛擾流板由兩部分組成，一部分由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）制成的剛性部件，其用作固定前緣；另一種是編織型智能軟變形結(jié)構(gòu)其用作能夠變形的后緣。為了加大車輛和地面之間的動態(tài)抓地力，擾流板的尾部邊緣設計成垂直向上翹動。

為了分析變形擾流板相比于剛性擾流板的優(yōu)勢，將它們在相同條件下做了風洞試驗。試驗結(jié)果表明，所提出的編織型智能軟變形結(jié)構(gòu)擾流板能夠進行較大的變形，且能自行恢復到其原始形狀，同時可以承受擾流板周圍氣流所施加的外力，使車輛在高速直線或轉(zhuǎn)彎的情況下抓地性能提高，保證了車輛安全性。

刊名：Composites（英）

刊期：2016年第86期

作者：Min-Woo Hana et al

編譯：楊曉帆