【科研进展】最新轻量化、环保车用复合材料新品和研究进展

来源：中国复合材料学会

“轻量化”和“环保化”是世界汽车材料技术发展上两个永恒的方向。近年来，塑料及复合材料凭借其在轻质、美观、防腐、高设计自由度等方面的优异特性，在汽车制造中的应用越来越广泛。无论是外装饰件、内装饰件，还是功能与结构件，到处都可以看到塑料及复合材料制件的影子。外装饰件的应用特点是“以塑代钢”，减轻汽车自重，主要部件有保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板等；内装饰件的主要部件有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、坐椅、后护板等；功能与结构件主要有油箱、散热器水室、空气过滤器罩、风扇叶片等。

在车用塑料方面，发泡材料、低VOC材料、免喷涂材料、薄壁高刚性等高性能材料的开发和应用得到了快速的进展。而在车用复合材料方面，除了碳纤/玻纤、玄武岩纤维增强复合材料，椰枣纤维、聚乳酸纤维、亚麻纤维复合材料等环保型复合材料的应用拓展也成为了热点研究领域。

以下为大家盘点近期车用塑料及复合材料的亮点技术：

椰枣纤维生物复合材料

英国朴茨茅斯大学一研究团队利用椰枣纤维开发出一种新型生物复合材料，用于生产一些非结构部件，例如汽车保险杠和门内衬板等。这种生物复合材料是以椰枣纤维和聚己内酯为原料复合而成，不仅能帮助汽车实现减重和节能减排，其生产本身也比玻纤复合材料和碳纤维复合材料消耗更少的能量，更重要的是它可以完全生物降解、再生利用，为研发低成本、可持续、轻量化的生物复合材料开启了新的思路。

生物基聚乳酸纤维复合材料

弗劳恩霍夫化学技术研究所的研究人员开发了一种由编织生物基聚乳酸纤维制成的复合材料。纤维和基体实际上由两种不同类型的生物塑料制成，前者的熔点高于后者。据称，生物基聚乳酸复合材料的强度和刚度都高于单一塑料的，而且能够与市面上在售的自增强聚丙烯复合材料竞争。此外，制造过程中的能量消耗仅为石油基复合材料的一半，每千克材料产生的二氧化碳量也仅为石油基复合材料的一半。未来，该复合材料有望在体育、汽车和医疗等领域中取得应用。

亚麻纤维复合材料

全新的概念车其无缝编织成型汽车座椅原料源自可回收的PET塑料瓶。此外，内衬和头枕由从红酒软木塞制造中产生的软木废料和瓶塞制成，地毯则利用回收的渔网制成，而面板和座椅背板由天然亚麻纤维复合材料制作（相比传统内饰件减重高达50%），处处彰显着环保与科技相融合的理念。

SMC复合材料

汽车复合材料零部件供应商采用国内首创SMC复合材料皮卡后斗成功应用于加强货箱车型。据悉此次合作开发生产的SMC皮卡后斗，解决了传统钣金材料重量大、易腐蚀的问题，提高了恶劣条件及高腐蚀性工况的用户体验。此外，该SMC复合材料在成型、设计自由度、综合经济效益等方面也具备较大优势。

热塑性复合材料车门模块

博泽汽车推出的热塑性复合材料车门模块将车窗玻璃升降器、扬声器、线束总成、传感器、车门内饰板支架及门锁等部件集成于一体。与普通塑料门模块相比，该车门模块基板采用连续玻璃纤维增强聚丙烯材料，基板壁厚仅为0.6毫米（而普通塑料车门模块基板厚度通常达1.8毫米），重量可减轻40%。热塑性复合材料车门模块较市场同类产品轻350至500克。将该车门模块安装到厚度为0.7毫米的钢制车门上时，相比传统玻璃升降器，整车可减重多达5千克。除了轻量化，热塑性复合材料车门模块基板还具有优异的声学性能和更强的能量吸收性。

热塑性复合材料汽车内饰部件

100％可回收热塑性复合材料解决方案用于汽车内饰件。这种新一代热成型板材和卷材已成功的应用包括包裹架，载重地板，座椅靠背，仪表板插件和行李箱饰板等汽车部件。该产品是一种安全、清洁、100％可回收的玻璃纤维（GF）增强的PP基轻质热塑性复合材料。它专门用于设计经济高效地生产汽车内饰件，同时还可以实现更低的生产成本，因为其可以在“无胶”一步法中进行3D成型。

连续纤维增强热塑性复合材料A柱

敞篷款车型上采用了连续纤维增强热塑性复合材料，实现了结构部件设计的轻量化应用。此方案可降低车辆的重心，从而改善车辆的动态性能，助力节能减排。

在3D混合设计的轻量化A柱中，除了复合材料，也包含高强度钢制成的加强筋结构，以确保轻量化A柱与全部采用高强度钢设计的A柱拥有同等的抗侧翻能力，同时重量减轻了约5kg。此外，应用混合型复合材料的部件还包括强化横梁纵梁、B柱、C柱、电池承重部件以及车门等。

随着技术的革新，在严格法规的推动下，特别是在燃油效率方面，汽车行业对车用塑料配件的要求也随之增高，汽车轻量化和环保技术的研究使得复合材料和创新材料应用趋于成熟，同时也将迎来更大的发展机遇。

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