塑料
新型車身材料
轎車車身材料主要是金屬薄鋼板，一般厚度在0.6毫米~2.0毫米。隨著現(xiàn)代轎車技術(shù)發(fā)展，轎車材料要求既有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度也要求重量要輕。采用鋁合金的車身材料是一條出路，因?yàn)殇X材比鋼材輕。但是，鋁材的加工成本高，而且沖壓及焊接技術(shù)要求比較特殊，以目前的技術(shù)尚不是一般廠家可以做得到的。因此除了個(gè)別轎車車身全部用鋁合金材外，大部分轎車還是局部零部件是用鋁合金，例如車圈、發(fā)動(dòng)機(jī)上蓋等。
為了使鋼材能盡量減少重量又能保持一定的強(qiáng)度，冶金工程師經(jīng)過(guò)多方試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在低碳鋼內(nèi)加微量元素如鈮（Nb）或者鈦（Ti），生成這些微量元素的碳化物，經(jīng)外理可使軋制鋼板的拉拉強(qiáng)度達(dá)420牛頓/毫米平方，能夠深拉延，變形性好，可制成很薄的鋼板，鋼板厚度可小到0.5毫米以下。在這些薄鋼板上通過(guò)電鍍等工藝，涂復(fù)鋅合金后再涂復(fù)一層塑料，既有鋼的高強(qiáng)度又有鋅、塑料等材料的耐腐蝕性，總質(zhì)量（重量）又等同于鋁合金，十分適宜汽車使用。目前這種具有耐腐蝕鍍層的高強(qiáng)度鋼板已應(yīng)用在現(xiàn)代轎車上。
除了高強(qiáng)度薄鋼板外，現(xiàn)在還出現(xiàn)一種新型材料“泡沫金屬”。“泡沫金屬”是20世紀(jì)90年代末才出現(xiàn)的新型材料，但應(yīng)用速度很快，有些新車型已經(jīng)采用了這種材料。“泡沫金屬”主要指泡沫鋁合金，它由粉末合金制成。通常的粉末合金是用粉末壓制成形，或用金屬粉未及塑料的混合物注射模制成形。在除掉分型劑及增塑劑之后，將壓制的坯件燒結(jié)（一種溫度在1000℃左右的熱處理方式)，使它們具有一定的特性。燒結(jié)的性質(zhì)及應(yīng)用范圍在很大程度上取決于孔隙率的大小。泡沫鋁合金密度很小，當(dāng)承受很大的外力而變形壓縮后，當(dāng)外力撤去，憑著它自身的彈性可恢復(fù)到原來(lái)的形狀，有點(diǎn)象橡膠。
專家認(rèn)為，若外來(lái)總能量假定為100%，泡沫鋁合金變形量為它的60%時(shí)，可承受外來(lái)總能量的60%。由于它本身具有一定的強(qiáng)度，可以經(jīng)過(guò)多次這樣的變形循環(huán)而不會(huì)損壞。“泡沫金屬”的重量很輕，密度只是鋁合金材的1/4以下，熱膨脹系數(shù)與鋁合金材料一樣，熱導(dǎo)率又相當(dāng)?shù)停由纤淖冃位謴?fù)性能極佳，又有一定的強(qiáng)度，因此受到汽車業(yè)的重視，可以在輕量化及安全性方面顯示優(yōu)勢(shì)。
目前用泡沫鋁合金做成的汽車零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、行李廂蓋、翼子板等。在安全性設(shè)計(jì)中，將泡沫金屬用作吸收碰撞能量的主要材料是十分適宜的。因?yàn)槟壳捌嚨陌踩O(shè)計(jì)不但要考慮乘用人的安全，還要考慮到其外車輛及行人的安全，即當(dāng)一旦發(fā)生碰撞時(shí)既可最大程度地保護(hù)自己又要最大程度地保護(hù)他人，因此在車身易發(fā)碰撞區(qū)域采用泡沫金屬是一種很好的選擇。現(xiàn)在已有一種“三明治”式的夾心零部件，部件里面用“泡沫金屬”材料，外面再包裹上很薄的其它硬質(zhì)金屬材料，這樣使表面具有一定的硬度，牢固耐磨，內(nèi)部又能吸收變形能量。“泡沫金屬”的種類也是比較多，除了泡沫鋁合金外，還有泡沫鋅合金、泡沫鋼等等，用處各異。“泡沫金屬”在汽車上的應(yīng)用前景十分誘人。
納米技術(shù)與汽車
早在1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者理查德.費(fèi)曼預(yù)言，“人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個(gè)地排列原子，制造產(chǎn)品。”今天，費(fèi)曼這個(gè)預(yù)言巳經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)，這就是現(xiàn)在風(fēng)靡全球的納米技術(shù)。
納米是一個(gè)計(jì)量單位。人們熟知的1米=1000毫米，而1毫米=1000000納米（一百萬(wàn)納米），也就是說(shuō)，1納米=1/1000000毫米（百萬(wàn)分之一毫米），這么微小再微小的空間，實(shí)際上就是組成物質(zhì)的基本單位，原子和分子的空間。自從80年代初發(fā)明了電子掃描隧道顯微鏡后，世界就誕生了一門以納米作單位的微觀世界研究學(xué)科－納米科學(xué)，在100納米以下的微小結(jié)構(gòu)中對(duì)物質(zhì)進(jìn)行研究處理的技術(shù)則稱為納米技術(shù)。
進(jìn)入90年代，納米科學(xué)得到迅速的發(fā)展，產(chǎn)生了納米材料學(xué)、納米化工學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米生物學(xué)等等，由此產(chǎn)生的納米技術(shù)產(chǎn)品也層出不窮，并開始涉及汽車行業(yè)。
汽車技術(shù)的發(fā)展有賴于材料技術(shù)的發(fā)展，而納米技術(shù)的應(yīng)用，為材料技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。專家預(yù)測(cè)，納米界面材料技術(shù)即超雙親性二元協(xié)同界面材料技術(shù)（親水親油）和超雙疏型界面材料技術(shù)（疏水疏油），可以在任何材質(zhì)表面實(shí)現(xiàn)。因此，如果國(guó)產(chǎn)橡膠材料應(yīng)用上述技術(shù)，困擾國(guó)產(chǎn)汽車的漏油滲油現(xiàn)象等問(wèn)題將得到解決。
汽車應(yīng)用塑料數(shù)量將越來(lái)越多。納米塑料可以改變傳統(tǒng)塑料的特性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能：強(qiáng)度高，耐熱性強(qiáng)，比重更小。由于納米粒子尺寸小于可見光的波長(zhǎng)，納米塑料可以顯示出良好的透明度和較高的光澤度，這樣的納米塑料在汽車上將有廣泛的用途。
經(jīng)過(guò)納米技術(shù)處理的部分材料耐磨性是黃銅的27倍，鋼鐵的7倍，例如納米陶瓷軸承已經(jīng)應(yīng)用在奔馳等高級(jí)轎車上。
目前我國(guó)已經(jīng)研制出一種用納米技術(shù)制造的乳化劑，以一定比例加入汽油后，可使象桑塔納一類的轎車降低10%左右的耗油量。更令人注意的是，納米技術(shù)應(yīng)用在燃料電池上，可以節(jié)省大量成本。因?yàn)榧{米材料在室溫條件下具有優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在室溫常壓下，約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放，可以不用昂貴的超低溫液氫儲(chǔ)存裝置。
納米做為一門新興技術(shù)，完全沒有必要去神化它，炒作它，科學(xué)技術(shù)就是科學(xué)技術(shù)，來(lái)不得半點(diǎn)虛假。它有許多方面還沒有被人們認(rèn)識(shí)，正因?yàn)槿绱耍{米技術(shù)在汽車方面的應(yīng)用是一個(gè)新課題，將會(huì)越來(lái)越受到行業(yè)人士的重視。（2001.3.16)
科研人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微粒達(dá)到納米量級(jí)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種新奇現(xiàn)象，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁、熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料的極大差異。根據(jù)納米材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把不同材料在納米尺度下進(jìn)行合成與組合，可以形成各種各樣的納米復(fù)合材料，例如納米功能塑料。
一般塑料常用的種類有PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、ABS(方烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)等幾十種，為滿足一些行業(yè)的特殊需求，用納米技術(shù)改變傳統(tǒng)塑料的特性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能，強(qiáng)度高，耐熱性強(qiáng)，重量更輕。隨著汽車應(yīng)用塑料數(shù)量越來(lái)越多，納米塑料很可能會(huì)普遍應(yīng)用在汽車上。
這些納米功能塑料最引起汽車業(yè)內(nèi)人士注意的有阻燃塑料、增強(qiáng)塑料、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等。
阻燃塑料是以納米級(jí)超大比表面積的無(wú)鹵阻燃復(fù)合粉末為載體，經(jīng)表面改性可制成的阻燃劑，利用納米技術(shù)添加到聚乙烯中。由于納米材料的粒徑超細(xì)，經(jīng)表面處理后具有相當(dāng)大的表面活性，當(dāng)燃燒時(shí)其熱分解速度迅速，吸熱能力增強(qiáng)，從而降低基材表面溫度，冷卻燃燒反應(yīng)。同時(shí)當(dāng)阻燃塑料燃燒時(shí)，超細(xì)的納米材料顆粒能覆蓋在被燃材料表面并生成一層均勻的碳化層，此碳化層起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用，從而起到阻燃作用。這種阻燃塑料具有熱穩(wěn)定性高，阻燃持久、無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，消除了普通無(wú)機(jī)阻燃劑由于添加量大對(duì)材料力學(xué)性能和加工材料污染環(huán)境帶來(lái)的缺陷，可以取替有毒的溴類、銻類阻燃材料，有利環(huán)境保護(hù)。目前汽車設(shè)計(jì)要求規(guī)定，凡通過(guò)乘客座艙的線路、管路和設(shè)備材料必須要符合阻燃標(biāo)準(zhǔn)，例如內(nèi)飾和電氣部分的面板、包裹導(dǎo)線的膠套，包裹線束的波紋管、膠管等，使用阻燃塑料能夠輕易達(dá)到要求。
增強(qiáng)塑料是在塑料中填充經(jīng)表面處理的納米級(jí)無(wú)機(jī)材料蒙脫土、CaCO3、SiO2等，這些材料對(duì)聚丙烯的分子結(jié)晶有明顯的聚斂作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉強(qiáng)度、抗沖擊韌性和彈性模量上升，使塑料的物理性能得到明顯改善。增強(qiáng)增韌塑料可以代替金屬材料，由于它們比重小，重量輕，因此廣泛用于汽車上可以大幅度減輕汽車重量，達(dá)到節(jié)省燃料的目的。這些用納米技術(shù)改性的增強(qiáng)增韌塑料，可以用于汽車上的保險(xiǎn)杠、座椅、翼子板、頂蓬蓋、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李艙蓋等，某至還可用于變速器箱體、齒輪傳動(dòng)裝置等一些重要部件。
抗紫外線老化塑料是將納米級(jí)的TiO2、ZnO等無(wú)機(jī)抗紫外線粉體混煉填充到塑料基材中。這些填充粉體對(duì)紫外線具有極好的吸收能力和反射能力，因此這種塑料能夠吸收和反射紫外線，比普通塑料的抗紫外線能力提高20倍以上，據(jù)報(bào)道這類材料經(jīng)過(guò)連續(xù)700小時(shí)熱光照射后，其擴(kuò)張強(qiáng)度損失僅為10%，如果作為暴露在外的車身塑料構(gòu)件材料，能有效延長(zhǎng)其使用壽命。
抗菌塑料是將無(wú)機(jī)的納米級(jí)抗菌劑利用納米技術(shù)充分地分散于塑料制品中，可將附著在塑料上的細(xì)菌殺死或抑制生長(zhǎng)。這些納米級(jí)抗菌劑是以銀、鋅、銅等金屬離子包裹納米TiO2、CaCO3等制成，可以破壞細(xì)菌生長(zhǎng)環(huán)境。據(jù)介紹無(wú)機(jī)納米抗菌塑料加工簡(jiǎn)單，廣譜抗菌，24小時(shí)接觸殺菌率達(dá)90%，無(wú)副作用。高效的抗菌塑料可以用在車門把手、方向盤、座椅面料、儲(chǔ)物盒等易污垢部件，尤其是公交車扶手采用無(wú)機(jī)納米抗菌塑料，可以大大減少疾病的傳播，改善車上衛(wèi)生條件。
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（苒兒）