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當(dāng)人們提及車(chē)用先進(jìn)材料的時(shí)候，超強(qiáng)碳纖維復(fù)合物往往總是搶了大部分風(fēng)光。去年的時(shí)候，就已經(jīng)有大量的汽車(chē)廠(chǎng)家使用了這種材料。不過(guò)，今年的材料主角似乎不止一家——如天然纖維、可回收材料等等。這些材料對(duì)降低汽車(chē)的生產(chǎn)能耗、提高產(chǎn)品的回收利用程度意義重大。所以，今年的紐約車(chē)展，讓人對(duì)以下特點(diǎn)印象深刻：

• 汽車(chē)中使用了更多的輕質(zhì)碳復(fù)合材料，包括部分成分全新的材料。

• 3D打印讓原型制造發(fā)生了革命性的變化，正朝著批量生產(chǎn)的目標(biāo)邁進(jìn)。

• 眾多全新的定制材料在下一代汽車(chē)的生產(chǎn)中展現(xiàn)出了動(dòng)力十足的前景。

下面，就讓我們先來(lái)一飽眼福。

無(wú)處不在的碳纖維：讓創(chuàng)新來(lái)的更猛烈些吧！

科尼塞格，這家來(lái)自瑞典的超級(jí)跑車(chē)制造商，在他們1500馬力的混合動(dòng)力車(chē)Regera上展示了他們碳復(fù)合物車(chē)輪。在輕量化作用上，碳復(fù)合物比輕質(zhì)鋁合金還要出色。較輕的輪胎可以讓車(chē)輛在經(jīng)過(guò)坑洼時(shí)不嚴(yán)重壓縮輪胎而又與地面緊緊接觸，帶給司機(jī)們更好地駕駛體驗(yàn)。未來(lái)將有越來(lái)越多的超級(jí)跑車(chē)使用這種車(chē)輪。

（圖注：科尼塞格Regera車(chē)型車(chē)輪中使用了碳復(fù)合物材料。車(chē)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中同樣使用了該材料。）

去年的車(chē)展上，碳纖維零部件便已經(jīng)司空見(jiàn)慣。比如用其制成的后視鏡外殼、前后擴(kuò)散器、內(nèi)飾、擾流器等等。今年這種趨勢(shì)則更進(jìn)一步。許多車(chē)輛在車(chē)身與底盤(pán)中大量使用這種材料。Acura NSX、Ford GT 與BMW i8的甚至幾乎完全采用碳復(fù)合物材料。

（圖注：福特GT車(chē)的車(chē)體與多種零件中使用了大量的碳復(fù)合材料）

碳纖維在儲(chǔ)存氫氣的作用上同樣不可忽視:比如燃料電池車(chē)豐田Mirai上的燃料箱。豐田Mirai自2015年十月以后在美國(guó)市場(chǎng)一直是限量出售。通過(guò)在管子外部包裹碳纖維，這種燃料箱可以提高儲(chǔ)氫壓力，讓汽車(chē)跑的更遠(yuǎn)。

（圖注：豐田Mirai燃料電池車(chē)上的儲(chǔ)氫燃料箱）

3D打印引發(fā)的革命來(lái)了！

傳統(tǒng)方法對(duì)于復(fù)雜精細(xì)部件結(jié)構(gòu)很難批量制造，這對(duì)高檔跑車(chē)的發(fā)展阻礙明顯?，F(xiàn)在，3D打印似乎已經(jīng)為這掃清了諸多障礙。3D打印甚至可以制造出很多仿生級(jí)別的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這是其他生產(chǎn)方法沒(méi)法做到的。而批量生產(chǎn)，也許并不遙遠(yuǎn)。

本次車(chē)展，福特展示出了在同一方向上可以連續(xù)打印的復(fù)雜泡沫結(jié)構(gòu)。

（福特公司通過(guò)3D打印得到的材料。左圖：具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的泡沫；右圖：空心、實(shí)心、特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的管材）

福特還展示了一些3D打印的原型件，比如進(jìn)氣歧管、橫拉桿。此外，3D打印還發(fā)揮了快速模具的作用，即通過(guò)3D打印的鑄模又可以用于傳統(tǒng)的的生產(chǎn)過(guò)程。

（福特公司展示的3D打印零件。左圖：進(jìn)氣歧管原型；右上：生產(chǎn)塑料零件的注塑模具；右下:橫拉桿原型）

對(duì)于規(guī)模較小的汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)，主要的成本為鑄模和原型開(kāi)發(fā)，而3D打印的出現(xiàn)會(huì)顯著降低此成本，這是因?yàn)?D打印制造的單位零件的成本不受其生產(chǎn)規(guī)模的限制。所以，無(wú)論是生產(chǎn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的GE航空，還是生產(chǎn)衛(wèi)浴潔具的美標(biāo)公司，他們都在利用3D打印技術(shù)，進(jìn)行原型與零件的制造。

塑料零件與金屬零件的制造均需要模具，即便對(duì)于簡(jiǎn)單的零件，其模具生產(chǎn)也同樣耗資巨大、時(shí)間冗長(zhǎng)。有了3D打印，就可以利用電腦模型迅速制造出模具，進(jìn)而用于批量生產(chǎn)。

未來(lái)派材料

超強(qiáng)碳纖維復(fù)合物材料已經(jīng)給汽車(chē)帶來(lái)了革命性變化，而它也許并不孤單——很多其他天然材料的復(fù)合物，包括玉米皮、椰子殼、洋麻、大豆油等等，都有可能成為未來(lái)車(chē)用復(fù)合物材料的來(lái)源成分。

雖然聽(tīng)起來(lái)這些材料略顯老土，但是真要使用在汽車(chē)上的話(huà)，它們所遭遇的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)難度比碳纖維還要大。 要是使用這些原本被當(dāng)做垃圾的材料，不同批次的植物很可能會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。更令人頭疼的是，天然材料與塑料之間難以發(fā)生化學(xué)鍵合，二者難以充分混合，產(chǎn)品零件就因此強(qiáng)度不高。為了讓天然材料與塑料兼容，需要預(yù)處理將植物中的纖維提取出來(lái)。

福特公司的技術(shù)展示宣示了他們?cè)谶@項(xiàng)技術(shù)上取得的巨大成功。其中一些天然材料零件已經(jīng)進(jìn)入了生產(chǎn)環(huán)節(jié)。如果將福特翼虎門(mén)板的注塑塑料件替換為洋麻（一種速生植物，種植目的為獲取其纖維用于制造繩索或船帆）纖維復(fù)合材料，就可以節(jié)省30萬(wàn)磅石油基材料，并在該零件上減重25%。在福特另外車(chē)型的內(nèi)飾板與油箱墊中，還可以發(fā)現(xiàn)椰子殼復(fù)合物的身影。

更奇的是，福特甚至將一些由退出流通的廢棄美元鈔票制成的材料來(lái)制造車(chē)載茶杯架、門(mén)袋。這些鈔票原本是由混棉制造，而這些天然纖維制出的復(fù)合材料質(zhì)輕、隔聲、隔熱，并且出奇的耐用。這些嘗試具有多重環(huán)保意義，不僅新材料本身是可再生的，而且還可以顯著降低石油基塑料產(chǎn)品的消耗。在2016紐約車(chē)展展示各式各樣材料的廠(chǎng)家中，福特?zé)o疑是最大的贏家。 

（福特公司展出的基于可再生資源的復(fù)合物材料。左上：麻纖維與木漿；右上：洋麻纖維增強(qiáng)的車(chē)門(mén)板，燒杯中為玉米及其纖維；左下：廢鈔票粉碎后填充型復(fù)合物車(chē)用儲(chǔ)物箱；右下：椰殼纖維填充的復(fù)合物零件）

紐約車(chē)展的帷幕雖然已經(jīng)落下，但其展出的革新技術(shù)并不會(huì)因時(shí)間而退去光輝。材料是人類(lèi)改造世界與造福自己的物質(zhì)基礎(chǔ)，車(chē)用材料僅僅是眾多材料中的冰山一角，卻已經(jīng)并將持續(xù)帶給我們驚艷。在共筑人類(lèi)美好未來(lái)生活的路上，材料科學(xué)，永遠(yuǎn)不止步！