未來的汽車不怕撞碳纖維電動汽車或成主流

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發表于 2010-7-23 09:01:50 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

據英國《經濟學家》雜志近日報道，前不久在西班牙舉行的F1瓦倫西亞大獎賽上發生了驚人一幕：馬克·韋伯的賽車以每小時306公里的速度行駛時發生了嚴重的翻車事故。幸運的是，韋伯本人毫發無損。
韋伯的“救命稻草”就是目前F1賽車中十分流行的碳纖維底座。雖然與鐵、鋁材料相比，碳纖維的“身價”更高，但其抗壓性以及輕便性都遠遠優于鐵和鋁。目前，在很多高精尖領域都可以看見其“芳蹤”，比如飛機的機翼、超級汽車以及昂貴的山地自行車等。
雖然，碳纖維已經“飛入尋常汽車家”，出現在很多汽車的零部件上，不過，如果德國寶馬汽車公司的研發獲得成功的話，車身由碳纖維制造的電動汽車或將成為主流。
安全耐用是優勢
今年7月初，寶馬公司公布了其醞釀已久的電動汽車發展計劃，計劃在2013年推出插入式電動汽車Megacity。新的車型并非由現有車型改裝而來，而是寶馬公司的工程師們臥薪嘗膽的一次全新嘗試。這款性能優異的“無鐵”四座城市用車將會更加輕便，其由兩部分組成：包含了傳動系統和電池的鋁制底盤以及安裝在底盤上的碳纖維汽車“骨架”。
碳纖維比鋁輕30%，比鐵輕50%。而且，由于碳纖維具有很強的抗撕裂性，當它被織成格狀結構，再融入樹脂后，其強度要超過鐵。但由于這道工序需要耗費大量勞力且效率很低，因此，大規模生產碳纖維的可能性不高。不過，寶馬公司正在試圖改變這一現狀。
早在今年4月份，寶馬首席財務官就曾表示：“減輕車重對電動車而言非常重要。寶馬汽車將在電動車的生產中使用碳纖維，以替代鋼和鋁。”
寶馬公司首先將聚合物加工成纖維狀，然后在高溫下通過幾道工序將纖維碳化，得到厚度僅為7微米的碳纖維，5萬根這樣的碳纖維擰在一起成為細紗。細紗可以制成纖維織物，再利用模具在高溫與高壓將纖維織物打造成型，最后將樹脂注入模具中讓纖維黏合在一起，整個流程可以由機器人在幾分鐘內完成。

在這個過程中獲得的碳纖維可以做成汽車的“身體”。該公司表示，除了更輕盈之外，這種汽車的抗擠壓能力也令人驚嘆。在對車頭車尾進行的抗沖擊測試中發現，鋁制底盤受到擠壓會變形，也會吸收部分能量，然而，由堅硬的碳纖維制造的乘客區卻安然無恙，甚至側面來的強力沖擊也能讓車廂內的假人模型和電池毫發無傷（當然，當安全氣囊裝置啟動時，電池會自動斷電）。即便汽車受到猛烈的撞擊，車體有所損傷也不用擔心，切掉碳纖維受損的部分再黏上新部件，完全可以讓汽車恢復原狀。
碳纖維復合材料的能量吸收能力比金屬材料高4倍到5倍左右。數年來，F1車隊一直采用碳纖維復合材料制造其賽車的碰撞緩沖構件，從而顯著減少了賽事中的重傷事故。
其實，早在1992年，美國通用汽車公司就介紹了超輕概念車，該車的車身采用碳纖維復合材料，由手工碳纖維預浸料工藝制造，整體車身的質量為191公斤。用碳纖維取代鋼材制造車身和底盤構件，可減輕質量68%，從而節約汽油消耗40%。
碳纖維汽車的回收利用是難題
鋼鐵和鋁很容易回收再利用，但是，碳纖維很難回收再利用，因此，從某種角度來說，碳纖維汽車可能在“人老珠黃”之后成為一堆廢物。目前，汽車制造商正同宇宙空間機構合作，試圖解決這一問題。眼下，寶馬公司一馬當先，研發出了最新的處理碳纖維“邊腳料”的方法。通過高溫分解，這些“邊腳料”能夠退回到未加工的狀態。通過此種方法生產出的復合材料具有碳纖維一半的硬度。
碳纖維的另一個優勢是不易腐蝕，如果不考慮電池只有10年左右的使用壽命，這種碳纖維電動汽車的壽命可以長達幾十年（當然，馬達還是需要定期進行檢修的），到時，如何讓碳纖維電動汽車車主放棄它，可能會讓汽車制造商大費周折。