智能汽车设计中的环保材料的设计研究

屈建平

摘 要 目前，节能、环保、安全、舒适、智能和网络娱乐是汽车技术发展的总趋势，尤其是节能和环保更是关系人类可持续发展的重大问题。本文主要探讨智能汽车设计中的环保材料应用。

关键词 智能汽车 环保 材料

中图分类号：U462 文献标识码：A

1智能汽车环保材料设计中塑料材料的应用

欧洲汽车制造商在车身塑料使用比例上已经比当今世界平均轿车塑料用量要高出很多，所以汽车塑料在汽车制造业的应用前景很被看好。现在国内的汽车制造商也跟随趋势，目前已知的是国内轿车的塑料使用量相对于发达国家的 120 千克/辆也达到了 90 千克/辆。因此，随着国际汽车车身轻量化进程的不断发展，目前汽车车身上的一些高污染高耗能的零部件材料也将被塑料逐渐的取代。伴随着生产技术以及研发技术的飞速发展，在汽车生产过程中，不管是內装件还是外装件以及结构件都广泛的使用塑料制件，塑料作为生产原材料在汽车零部件领域被逐渐使用。目前，发达国家已将汽车整车塑料所占量的多少，作为衡量汽车设计和制造水平的一个未来标准，就目前汽车整车设计制造来说，无论是外装饰件、内装饰件，还是功能与结构件，塑料都可以胜任。因为塑料的成型性能比较好，设计师在设计汽车外观和其他部件时受到的制作工艺限制较少，印度的塔塔公司生产出了一款世界上最便宜的小车塔塔 Nano，整个汽车的外壳采用了塑料制作，这也是用塑料替换钢板的第一辆车汽车环保材料设计中合金材料的应用塑料虽然具有轻便、便于成型等优点，但是有一些特定的部件所需要的性能是塑料所达不到的。

2汽车环保材料设计中合金材料的应用

在汽车发展史上使用最早，最常见以及使用相对成熟的汽车用轻金属就是合金，在金属材料中，合金由于材料的经济性，易加工成型等特点，已经在汽车零部件中大范围的应用；并且合金锻造更是进一步提高有强度高，在同等条件下，合金材料更可以减轻重量；合金材料在现代汽车轻量化进程中已经显示出非常重要的作用，这也符合了汽车的发展趋势。

3汽车环保材料设计中碳纤维材料的应用

在汽车设计中，碳纤维一直是广大设计师乐于使用的材料之一。碳纤维别名又叫碳化纤维，因为它是由一些以碳纤维多层复合编制而成的一种新型材料。刚开始碳纤维因为其造价昂贵和生产工艺麻烦，主要应用在汽车比赛中的F1赛车中。现在随着制造技术和成本的降低，碳纤维在民用汽车上应用的越来越广泛。由于碳纤维的密度相当的低，使得它质地又轻又硬，我们目前的在设计大型飞机时使用碳纤维非常的广泛，因为碳纤维较低的密度可以减轻飞机的整体重量，使得飞机的油耗降低。由于碳纤维的优良特性，我们在设计一些高端的自行车和风力发电机的叶片上也是用了碳纤维材料。

碳纤维材料对于汽车设计师来说就是一块可塑性很强的橡皮泥，因为碳纤维材料成型工艺灵活，其结构和性能具有很强的可设计性。通过数据得知，碳纤维在力学性能方面非常的优秀，它比普通金属的重量要轻三分之二以上，在抗拉强度上面也比一般的金属要高出很多，因为每一条碳纤维都是由几千条更加微小的碳纤维组成的，其内部原子层面跟我们所说的石墨有一些相近，也是有六角形的碳原子所构成的，但是与石墨松散的晶体结构不同，碳纤维是由不规则的层连接。这就使得碳纤维的强度只是表现在沿纤维轴方向表现的很高，其他方面就比较容易被冲压损伤，这就要求我们在把碳纤维设计汽车部件的时候要根据其结构来利用它的优势。

4汽车环保材料设计中纳米材料的应用

世界著名的物理学家理查德.费曼曾经在 1959 年就预言“人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品。”曾经的设想在现在已经得到了实现，通过科学家的不断努力，纳米技术正在飞速的发展着。

我们在使用纳米材料进行设计时，首先要了解纳米材料的性能与原理。所谓的纳米只是一个计量单位，纳米技术就是在在100纳米以下的微小结构中对物质进行研究处理的技术（1毫米=1000000纳米）。通过科学家的研究和归纳，纳米技术分为了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学、纳米生物学等。纳米技术在汽车行业的应用主要体现在纳米材料学上，汽车纳米材料的不断研究为未来环保节能汽车的设计发展又提供了坚实的基础。根据纳米材料的结构特点，把不同材料在纳米尺度下进行合成与组合，可以形成各种各样的纳米复合材料，例如纳米功能塑料。我们通过纳米技术可以改变塑料本身所自带的缺陷，例如通过纳米技术可以使塑料的强度加强，使其具有更强的耐热性，重量更加轻盈等，这种特性使得我们设计师在设计特殊部件时能有更多的选择余地。纳米材料相对于目前的常规材料来说有很多优点，通过特殊的加工方式以后可以增加材料的硬度，也可以制作成阻燃材料以及抗菌材料等。根据材料不同的用途对其进行纳米改造 ，使其成为符合我们使用的最佳材料。例如可以给予材料一些特殊的性能：增强坚韧性能、耐磨性能、电阻性能、透明性能、抗菌性能、抗老化性能及防紫外线性能。

参考文献

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[2] 党宏社，韩崇昭，段战胜.智能车辆系统发展及其关键技术概述[J].公路交通科技，2002，19（06）：127-130.