环保新材料在汽车设计中应用
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摘要：最近这几年，虽然汽车工业得到了迅猛发展，为人们日常出行带来了极大的便利，但与此同时随着汽车数量的不断增加，汽车污染为人们自身所造成的危害等问题也正在逐渐增多。因此，节能环保、安全舒适开始逐渐成为了汽车行业技术发展的总趋势。特别是节能环保，与可持续发展理念息息相关，是汽车行业技术发展的重要课题之一。提及节能环保，大多数从业者也许都会想到从控制汽车排放量方面入手加以控制，但其实我们更多的还可以在汽车设计、制造等方面着手，将环保新材料应用在汽车设计、制造等过程中，为绿色环保理念提供新思路。下面本文主要探究了环保新材料在汽车设计、制造中的应用情况，希望能够为我国节能环保事业增添一臂之力。
关键词：环保新材料；汽车设计与制造；应用
从当前来看，节能环保与安全舒适及智能化是整体汽车行业技术发展的总趋势，特别是在我国整体经济水平大幅度发展的前提下，家庭汽车数量明显增多，我国相关部门在对汽车进行抽样检测后发现，车内空气质量存在着污染的车辆几乎占据总数量的一半之多。换句话说，汽车所造成的空气污染俨然已经成为现阶段我们不可忽视的重要问题。而且汽车不仅容易给空气造成一定程度的污染，还极易造成城市堵塞，这就意味着我们有必要致力于解决汽车所造成的环境与社会问题，即尽可能在汽车设计环节应用环保新材料，使用环保新材料来代替制造汽车的老材料。
1简述汽车环保设计
据科学统计可知，若汽车部件重量能减轻百分之一，那么其所耗油量也会相应节省百分之一。因此，目前我们所设计的汽车车身比重与之前相比，已明显减轻了很多。而在新科技及新型材料的不断发展与涌现下，相信今后的汽车自身重量还会相应减轻，也就是说汽车轻量化势必是未来汽车行业发展的大势所需。汽车轻量化是根据优化设计产品结构、通过加工科技与应用轻量化材料的方式来实现汽车轻量化。因此汽车轻量化指的就是在确保汽车安全性能与强度的基础上，尽量将汽车的整备质量降至最低，有效提升其动力性，减少排气污染，节省燃料损耗。而从目前来看，使汽车变得轻量化的方式有很多，例如：首先在汽车内部空间大小保持基本不变的基础上尽可能缩小其外形尺寸，这样不仅有助于缩减材料消耗与汽车自身重量，而且还能有效减少其占路面积。其次，选择承载式车身，使零部件体积的厚度跟车身板料的厚度得到一定程度的薄化，当然前提是安全质量要得到足够保障。第三，选择智能化的结构模块进行设计，如局部增强设计、分体式设计等。第四，尽可能应用环保新材料，如聚氨酯材料、免喷涂塑料、聚氨酯材料等，不过就当前实际情况来看，汽车轻量化主要还是通过应用环保新材料的方式来加以实现的。
2在汽车设计中的应用的环保新材料
2.1新型环保聚脲涂料
在汽车设计中应用的环保新材料有很多，其中最常见的便是新型环保聚脲涂料。它不仅施工工艺极其简单又环保节能，而且还有极强的耐腐蚀性跟耐候性，更重要的是我们可以按照汽车零部件不同的涂层性能来相应选择各个类别的聚脲涂料，使整车底盘件的耐腐蚀性与耐候性得到显著提升。现阶段，新型环保聚脲涂料主要被运用在桥车燃油箱外壁涂装上以及汽车底盘喷漆生产线上。就桥车燃油箱外壁涂装来说，桥车燃油箱总成底材也可以使用新型聚脲底漆，具体可以先封住燃油箱孔，以免液体流入邮箱内壁，而后再将新型聚脲底漆进行喷涂，并烘干。就汽车底盘喷漆生产线来说，新型环保聚脲涂料通过“遮蔽、打磨、擦拭、喷漆等”一系列的涂装工艺后，达到了涂料主剂与固化剂配比精密，且分散平均的局面，将聚脲涂料喷涂出来后其耐盐雾跟耐老化都会提升至一个新的层次。
2.2免喷涂塑料
除上述外，我国汽车内饰也正在朝着绿色环保的方向发展，如汽车防晒膜、防滑垫和坐垫等这些车内饰品也可以应用环保新材料，其中在汽车内饰中，应用最广泛的环保型材料还属免喷涂塑料。首先免喷涂塑料最明显的特点就是它是一次注塑品，将其应用在汽车内饰中具有较好的发展前景。这主要是因为那些普通的塑料材料通常都需经过干燥、除尘、喷漆以及预处理等步骤，免喷涂塑料则与之不同，可不用经过这些步骤，这不仅与新环保材料中的无污染与消耗小相符，而且还可以帮助我们有效减少制造汽车内饰所造成的成本。在选择免喷涂塑料原材料时一定要选择环保性能优越且耐腐蚀性能好的材料。有关操作员在具体操作中还要做到有效整合聚碳酸酯与聚丙烯等材质，用来更好的制作出免喷涂塑料。此外在具体操作过程中工作人员还要严格掌控好注塑温度和操作速度，准确把控磨具温度。这样才能确保制作出来的免喷涂塑料在汽车内饰中充分发挥出自身的节能环保等作用。
2.3有机-无机纳米复合材料
有机-无机纳米复合材料主要是一种将无机纳米粉体跟有机聚合物基体进行一系列共混、溶胶、凝胶等操作而成的环保新材料。通常有机-无机纳米复合材料被应用最多的也是在制作汽车内饰件中。纳米复合材质通过强界面组合与尺寸效应被整合分离，其性能繁多。有关技术人员可以充分借助其质量小、强度高、耐热等优点来展开应用处理，在制造汽车过程中将这种复合材质有效应用其中。另外，因为纳米粒子波长较小，所以纳米塑料还具备透明度高，光泽度好等特性，因而我们还可以将其应用在散热器制造、保险杠制造以及车体外板上。与此同时，有机-无机纳米复合材料具有极强稳定性，无毒无害，将其应用在汽车内饰中也可以起到环保的效果。
2.4聚氨酯材料
聚氨酯材料属于高分析材料，是新型有机高分子材料，目前大多数制造商都意识到了聚氨酯材料的优越性能，就当前应用情况来看，这种材质已被广泛应用在了医疗、电子等诸多方面。由于当下汽车设计对内饰的舒适度、绿色环保跟安全性能等方面都存在着一定的要求，而在汽车内饰中应用聚氨酯材料则可以很好的满足所有需求。从某种程度上来说这些产品形态确实达到了节能环保下对汽车内饰设计所提出的大体要求，预计从现在到今后的一段时间里，聚氨酯材料都会被大力应用在汽车内饰设计当中。比如，汽车革在汽车所有零部件中的重要性十分显著，它直接关乎着汽车的环保性能以及外貌是否美观。从当前来看，被应用最多也最实用的皮革主要是Softex新型人造皮革，不论是从触感上看还是从它的缝合工艺上看，这种新型人造皮革都跟真皮材质十分相似。而Softex属于热塑性聚氨酯，其散热性能极佳，在温度相同的环境下，Softex表面温度会比其他材料的表面温度要低10℃左右。而且它的透气性也十分良好，吸收水分的速度也慢于天然皮革，释放水分的速率却比乙烯基材料快，这也就表明Softex新型人造皮革具备“呼吸”功能，将其应用在汽车设计中不仅能帮助我们有效节约制造成本，而且还能充分确保乘客在行驶的汽车里始终保持背部放松，给人一种十分舒适的感觉。
2.5碳纤维材料
碳纤维又叫做碳化纤维，它是一种由以碳纤维多层复合而成的新型环保材料，由于碳纤维密度较低等优良性能，它被应用在民用汽车设计中也变得越来越常见。对于汽车设计师而言，碳纤维材料就像是可塑性极强的一块橡皮泥，它的结构与性能都颇具可设计性。与普通金属相比，碳纤维在重量上要轻于他们至少三分之二，同时碳纤维材料的抗拉性又比一般金属要高出许多，因而我们在使用碳纤维材料来进行汽车部件的设计时，一定要先对其成型原理加以了解，并根据其自身特性将碳纤维编制为布面，在具体加工时运用模具根据纤维方向将碳纤维布进行交错放置，一层层进行叠加，而后进行粘粘。叠加粘粘完成后再使用烤箱对碳纤维面料进行压缩与强化，直到最终形成光亮平滑的碳纤维面板。如宝马早在2013年就设计出了一款全部由碳纤维外壳所打造而成的汽车即宝马VISion概念车，这辆车的车身几乎全部由碳纤维构成，其底盘为全电池底盘。由于碳纤维不仅重量轻，它还具有一定的抗撕裂性，所以将碳纤维应用在制作汽车外壳上会使得外壳变得结实又轻便，同时又具备一定的抗挤压性。碳纤维材料另外一个优势就是能针对局部进行修补，也就是说假如车身某部分遭受到了损坏，那么我们只需利用特殊工具将受损部位切割掉，再根据汽车原部件的制作方式进行粘粘就可以，而后再进行必要的打磨，如此一来受损部位就会“消失不见”。正是由于碳纤维的安全性能极强，因此目前我们看到大多数赛车比赛所选用的赛车都会使用碳纤维来制作驾驶室保护装置，起到减轻发生比赛事故时对驾驶员所造成的伤害的作用。
3结束语
综上所述，由于环保新材料自身使用性能良好，所需成本较低，最重要是具备一定的环保性，这与我们所追求的可持续发展课题息息相关，因而相信在今后，在汽车设计中尽可能多的应用环保新材料将是大势所需。而我们在应用环保新材料时，不应受限于上述提及的汽车内饰等几个方面，而是要从多个方面入手，真正实现汽车设计环保化。
参考文献：
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作者:孙艳 张二勇 单位:江苏省连云港工贸高等职业技术学校连云港创新储运设备制造有限公司
