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吉林大学教授陈书明:多孔材料在汽车轻量化及NVH上的应用

2018-12-09 03:32 来源: 盖世汽车

2018年12月7日-8日,以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨,旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台,通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系,助力实现向汽车强国的转变。以下是吉林大学教授陈书明的发言:

吉林大学教授陈书明:多孔材料在汽车轻量化及NVH上的应用

吉林大学教授 陈书明

我今天跟大家分享的是多孔材料在汽车轻量化及NVH中的应用。多孔材料无论在我们日常生活中还是在汽车上用的非常多,比如汽车的内饰,不管是软内饰还是硬内饰基本上都是在多孔材料材料范畴内。多孔材料顾名思义就是孔多,这是它的特点,这个孔通常我们可以按照孔径的大小进行区分,基本上多孔材料属于纳米级的,一般小于2个纳米的材料我们把它称为微孔材料,2个纳米到50纳米之间我们称为介孔材料,大于50纳米我们称为大孔材料。我们研究的多孔材料基本上是大孔材料,甚至可以说是超大孔材料。上午马老师也介绍了,马老师现在主编一本微结构材料方面的书,我也有幸参加到这个书的编写过程当中。多孔材料上午我们也提到微结构材料有可能是轻量化最终解决方案,这个还有待进一步的研究和考证。我们今天围绕的主题是轻量化,这是我们四化当中最重要的一化,轻量化、智能化、网联化、电动化,还有现在的共享化等等,甚至可能以后还会出来更多的化。

下面我主要从以下这几个方面介绍一下,首先是对多孔材料做一个简单的介绍。其次是聚氨酯组份的优化以及声学性能分析,还有植物纤维复合材料制备及性能分析,多孔材料参数测试设备开发,最后我们简单的介绍一下它在汽车声学包装上的应用。

多孔材料有非常多的优点,轻质,密度低是其中一个非常重要的优点,质量小、密度低而且还能够吸收很多的能量,尤其用在吸声材料的时候,显现出的优势非常明显。多孔材料大概有这么几大类,一个是纤维类、泡沫类、颗粒类。纤维和泡沫在我们车上用的非常多,纤维包括有机的纤维和无机的纤维,泡沫有开孔的和闭孔的,有机纤维有动物纤维、化学纤维、植物纤维,无机纤维,比如说玻璃、矿渣棉、金属等等。开孔的有金属、塑料还有其它的一些复合材料。闭孔的有塑料、玻璃、铝。

多孔材料我们也提到它质轻,当然还有其它的显著的作用,比如说它可以起到缓冲的作用,做缓冲件,吸收能量,还可以做结构件,很多多孔材料、微结构材料都可以做一些结构件,承载件等。它还可以隔热、减震、过滤,还有非常重要的一点它可以做吸声材料。

通常这个材料它怎么吸声呢?大家应该都清楚,声波入射到材料表面的时候,有一部分声波经过反射,一部分被材料吸收,还有一部分透射出去,我们希望材料吸收的声能越多越好。

多孔材料本身就是一种轻量化,设计材料也就是轻量化的一种设计,今天上午我们前面很多专家的报告都提到,轻量化可以节油,节能减排,这是必然的发展趋势。除了我刚刚提到的材料之外,还有现在用的比较多的泡沫金属,也有很多非常好的优点,比如说质轻、密度小、热导率低、恢复性强、可修复。在汽车上也有很多应用的案例。

关于轻量化我们提到的无非就是这么几个途径,一个是结构、材料、工艺,再有三个结合起来,结构、材料、工艺一体化的设计或者是多目标的优化设计。结构优化其实最早我们课题组在2006年那个时候就开始做结构优化方面的工作,那个时候只是停留在做结构方面的优化,通过结构优化实现轻量化,随后做材料和结构的应用,再到后来做结构、材料和工艺一体化的设计,目前复合材料,尤其是碳纤维复合材料在车上应用研究非常多,实际应用由于工艺还有成本各方面的限制还没有大范围的使用。这个表是一个关于发泡塑料我做的统计,它有硬脂的,还有软脂的,包括开孔、闭孔等等有很多类。

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