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據(jù)英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志近日?qǐng)?bào)道，前不久在西班牙舉行的F1瓦倫西亞大獎(jiǎng)賽上發(fā)生了驚人一幕：馬克·韋伯的賽車以每小時(shí)306公里的速度行駛時(shí)發(fā)生了嚴(yán)重的翻車事故。幸運(yùn)的是，韋伯本人毫發(fā)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(jià)”更高，但其抗壓性以及輕便性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鐵和鋁。目前，在很多高精尖領(lǐng)域都可以看見其“芳蹤”，比如飛機(jī)的機(jī)翼、超級(jí)汽車以及昂貴的山地自行車等。
雖然，碳纖維已經(jīng)“飛入尋常汽車家”，出現(xiàn)在很多汽車的零部件上，不過，如果德國(guó)寶馬汽車公司的研發(fā)獲得成功的話，車身由碳纖維制造的電動(dòng)汽車或?qū)⒊蔀橹髁鳌?/p>
安全耐用是優(yōu)勢(shì)
今年7月初，寶馬公司公布了其醞釀已久的電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃，計(jì)劃在2013年推出插入式電動(dòng)汽車Megacity。新的車型并非由現(xiàn)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(yōu)異的“無鐵”四座城市用車將會(huì)更加輕便，其由兩部分組成：包含了傳動(dòng)系統(tǒng)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(qiáng)的抗撕裂性，當(dāng)它被織成格狀結(jié)構(gòu)，再融入樹脂后，其強(qiáng)度要超過鐵。但由于這道工序需要耗費(fèi)大量勞力且效率很低，因此，大規(guī)模生產(chǎn)碳纖維的可能性不高。不過，寶馬公司正在試圖改變這一現(xiàn)狀。
早在今年4月份，寶馬首席財(cái)務(wù)官就曾表示：“減輕車重對(duì)電動(dòng)車而言非常重要。寶馬汽車將在電動(dòng)車的生產(chǎn)中使用碳纖維，以替代鋼和鋁?！?/p>
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?qū)⒗w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(xì)紗。細(xì)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(gè)流程可以由機(jī)器人在幾分鐘內(nèi)完成。
在這個(gè)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(duì)車頭車尾進(jìn)行的抗沖擊測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，鋁制底盤受到擠壓會(huì)變形，也會(huì)吸收部分能量，然而，由堅(jiān)硬的碳纖維制造的乘客區(qū)卻安然無恙，甚至側(cè)面來的強(qiáng)力沖擊也能讓車廂內(nèi)的假人模型和電池毫發(fā)無傷(當(dāng)然，當(dāng)安全氣囊裝置啟動(dòng)時(shí)，電池會(huì)自動(dòng)斷電)。即便汽車受到猛烈的撞擊，車體有所損傷也不用擔(dān)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(fù)原狀。
碳纖維復(fù)合材料的能量吸收能力比金屬材料高4倍到5倍左右。數(shù)年來，F(xiàn)1車隊(duì)一直采用碳纖維復(fù)合材料制造其賽車的碰撞緩沖構(gòu)件，從而顯著減少了賽事中的重傷事故。
其實(shí)，早在1992年，美國(guó)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(fù)合材料，由手工碳纖維預(yù)浸料工藝制造，整體車身的質(zhì)量為191公斤。用碳纖維取代鋼材制造車身和底盤構(gòu)件，可減輕質(zhì)量68%，從而節(jié)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(jī)構(gòu)合作，試圖解決這一問題。眼下，寶馬公司一馬當(dāng)先，研發(fā)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(tài)。通過此種方法生產(chǎn)出的復(fù)合材料具有碳纖維一半的硬度。
碳纖維的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)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(dòng)汽車的壽命可以長(zhǎng)達(dá)幾十年(當(dāng)然，馬達(dá)還是需要定期進(jìn)行檢修的)，到時(shí)，如何讓碳纖維電動(dòng)汽車車主放棄它，可能會(huì)讓汽車制造商大費(fèi)周折。
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