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在西班牙举行的一次F1大奖赛上发生了惊人的一幕:马克·韦伯的赛车在以每小时306公里的速度行驶时发生了严重的翻车事故,幸运的是,韦伯本人毫发无损。
这令很多人感到不可思议。原来,韦伯的“救命稻草”就是目前F1赛车中十分流行的碳纤维底座。虽然与铁、铝材料相比,碳纤维的“身价”更高,但其抗压性以及轻便性都远远优于铁和铝。目前,在很多高精尖领域都可见其“芳踪”,比如飞机机翼、超级汽车以及昂贵的山地自行车等。
虽然,碳纤维已经“飞入寻常汽车家”,出现在很多汽车的零部件上,但是如果德国宝马汽车公司的研发工作获得成功的话,车身由碳纤维制造的电动汽车则有可能成为未来汽车的主流。
安全耐用是碳纤维最大的优势。今年,宝马公司公布了其酝酿已久的电动汽车发展计划,即在2013年推出插入式电动汽车Megacity。这一新车型并非由现有车型改装而来,而是一次全新尝试。这款性能优异的“无铁”四座城市用车将会更加轻便,它由两部分组成:传动系统、电池的铝制底盘以及安装在底盘上的碳纤维汽车“骨架”。
碳纤维比铝轻30%,比铁轻50%。而且,由于具有很强的抗撕裂性,当碳纤维被织成格状结构,再融入树脂后,其强度足以超过铁。但由于这道工序须要耗费大量的劳力,且效率很低,因此大规模生产碳纤维的可能性并不大。不过,经过相关人员的努力,这一现状有可能改变。
碳纤维的生产过程是将聚合物加工成纤维状,然后在高温下通过几道工序将其纤维碳化,得到厚度仅为7微米的碳纤维,5万根这样的碳纤维拧在一起成为细纱。细纱可以制成纤维织物,再利用模具在高温与高压下将纤维织物打造成型,最后将树脂注入模具中,让纤维黏合在一起。整个流程比较复杂,但如果相关机器人能“伸出援手”,便可在几分钟内完成。
通过这个过程获得的碳纤维可以做成汽车的“身体”。除了更轻盈之外,这种汽车的抗挤压能力也令人惊叹。在对车头车尾进行的抗冲击测试中,相关人员发现,铝制底盘受到挤压会变形,也会吸收部分能量,然而由坚硬的碳纤维制造的乘客区却安然无恙,甚至在由侧面而来的强力冲击下,车厢内的假人模型和电池仍毫发无伤(当然,当安全气囊装置启动时,电池会自动断电)。即便汽车受到猛烈的撞击,车体有所损伤也不用担心,切掉碳纤维受损的部分,再粘上新部件,就可以让汽车恢复原状。
碳纤维复合材料的能量吸收能力比金属材料高4至5倍。数年来,F1车队一直采用碳纤维复合材料制造其赛车的碰撞缓冲构件,从而显著减少了赛事中的重伤事故。
其实,早在1992年,美国通用汽车公司就介绍了超轻概念车,该车的车身采用碳纤维复合材料,由手工碳纤维预浸料工艺制造,整体车身的质量为191公斤。用碳纤维取代钢材制造车身和底盘构件,可减轻质量68%,从而节约汽油消耗40%。
碳纤维的另一个优势是不易腐蚀,如果不考虑电池只有10年左右的使用寿命,这种碳纤维电动汽车的寿命可以长达几十年(当然,马达还是要定期检修的),到时,如何让碳纤维电动汽车车主放弃它,可能会让汽车制造商大费周折。
然而,碳纤维汽车虽好,却也有不尽如人意之处,那就是碳纤维汽车的回收利用至今仍是个难题。
钢铁和铝很容易回收再利用,但是碳纤维却很难回收再利用,因此,从某种角度来说,碳纤维汽车在“人老珠黄”之后可能会成为一堆真正的废物。目前,汽车制造商正同宇宙空间机构合作,试图解决这一问题。眼下,宝马公司一马当先,研发出了最新的处理碳纤维“边脚料”的方法。通过高温分解,这些“边脚料”能够退回到未加工的状态。
期望在不久的将来,我们都能坐上这种更安全更舒适的碳纤维汽车。
这令很多人感到不可思议。原来,韦伯的“救命稻草”就是目前F1赛车中十分流行的碳纤维底座。虽然与铁、铝材料相比,碳纤维的“身价”更高,但其抗压性以及轻便性都远远优于铁和铝。目前,在很多高精尖领域都可见其“芳踪”,比如飞机机翼、超级汽车以及昂贵的山地自行车等。
虽然,碳纤维已经“飞入寻常汽车家”,出现在很多汽车的零部件上,但是如果德国宝马汽车公司的研发工作获得成功的话,车身由碳纤维制造的电动汽车则有可能成为未来汽车的主流。
安全耐用是碳纤维最大的优势。今年,宝马公司公布了其酝酿已久的电动汽车发展计划,即在2013年推出插入式电动汽车Megacity。这一新车型并非由现有车型改装而来,而是一次全新尝试。这款性能优异的“无铁”四座城市用车将会更加轻便,它由两部分组成:传动系统、电池的铝制底盘以及安装在底盘上的碳纤维汽车“骨架”。
碳纤维比铝轻30%,比铁轻50%。而且,由于具有很强的抗撕裂性,当碳纤维被织成格状结构,再融入树脂后,其强度足以超过铁。但由于这道工序须要耗费大量的劳力,且效率很低,因此大规模生产碳纤维的可能性并不大。不过,经过相关人员的努力,这一现状有可能改变。
碳纤维的生产过程是将聚合物加工成纤维状,然后在高温下通过几道工序将其纤维碳化,得到厚度仅为7微米的碳纤维,5万根这样的碳纤维拧在一起成为细纱。细纱可以制成纤维织物,再利用模具在高温与高压下将纤维织物打造成型,最后将树脂注入模具中,让纤维黏合在一起。整个流程比较复杂,但如果相关机器人能“伸出援手”,便可在几分钟内完成。
通过这个过程获得的碳纤维可以做成汽车的“身体”。除了更轻盈之外,这种汽车的抗挤压能力也令人惊叹。在对车头车尾进行的抗冲击测试中,相关人员发现,铝制底盘受到挤压会变形,也会吸收部分能量,然而由坚硬的碳纤维制造的乘客区却安然无恙,甚至在由侧面而来的强力冲击下,车厢内的假人模型和电池仍毫发无伤(当然,当安全气囊装置启动时,电池会自动断电)。即便汽车受到猛烈的撞击,车体有所损伤也不用担心,切掉碳纤维受损的部分,再粘上新部件,就可以让汽车恢复原状。
碳纤维复合材料的能量吸收能力比金属材料高4至5倍。数年来,F1车队一直采用碳纤维复合材料制造其赛车的碰撞缓冲构件,从而显著减少了赛事中的重伤事故。
其实,早在1992年,美国通用汽车公司就介绍了超轻概念车,该车的车身采用碳纤维复合材料,由手工碳纤维预浸料工艺制造,整体车身的质量为191公斤。用碳纤维取代钢材制造车身和底盘构件,可减轻质量68%,从而节约汽油消耗40%。
碳纤维的另一个优势是不易腐蚀,如果不考虑电池只有10年左右的使用寿命,这种碳纤维电动汽车的寿命可以长达几十年(当然,马达还是要定期检修的),到时,如何让碳纤维电动汽车车主放弃它,可能会让汽车制造商大费周折。
然而,碳纤维汽车虽好,却也有不尽如人意之处,那就是碳纤维汽车的回收利用至今仍是个难题。
钢铁和铝很容易回收再利用,但是碳纤维却很难回收再利用,因此,从某种角度来说,碳纤维汽车在“人老珠黄”之后可能会成为一堆真正的废物。目前,汽车制造商正同宇宙空间机构合作,试图解决这一问题。眼下,宝马公司一马当先,研发出了最新的处理碳纤维“边脚料”的方法。通过高温分解,这些“边脚料”能够退回到未加工的状态。
期望在不久的将来,我们都能坐上这种更安全更舒适的碳纤维汽车。