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輕量化是未來汽車發(fā)展的重要方向，因此汽車輕量化材料的研發(fā)及應(yīng)用也成為各國研究機(jī)構(gòu)、汽車制造商及零部件企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。利用高穩(wěn)定性的纖維塑料復(fù)合材料替代金屬元件是一種重要的輕量化方法。
近日，來自德國Fraunhofer IMWS（弗勞恩霍夫材料與系統(tǒng)微結(jié)構(gòu)研究所）的一組研發(fā)團(tuán)隊(duì)與其合作伙伴共同開發(fā)了長纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料。這種新型長纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料不僅具有輕量化特性，而且還可以利用可再生原料生產(chǎn)。纖維塑料復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、剛性好、密度低的優(yōu)點(diǎn)，是輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的理想材料。同時(shí)，纖維增強(qiáng)材料還具有良好的阻尼性能，對腐蝕和風(fēng)化有很強(qiáng)的抵抗能力。
在與德國BYK Chemie GmbH和德國GK Concept GmbH公司的聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目中，Fraunhofer IMWS研發(fā)了一種由連續(xù)纖維增強(qiáng)生物基復(fù)合材料制成的半成品，這種半成品被稱為“UD帶”，“UD帶”包含平行疊加的連續(xù)纖維和基于聚乳酸的熱塑性基質(zhì)，通過將纖維嵌入基質(zhì)中形成長纖維增強(qiáng)薄膜，將多個(gè)薄膜層進(jìn)行疊加和熱壓形成了高性能板材。在后續(xù)應(yīng)用中，對其進(jìn)行處理可以使零件的纖維取向適應(yīng)負(fù)載情況。
Fraunhofer IMWS這一項(xiàng)目的目標(biāo)是在塑料和纖維的生產(chǎn)過程中，通過生物替代材料來減少原油基材料的使用，而生物替代材料以可再生材料為原料，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保的目的。研究人員開發(fā)的聚合物混合物70%由生物替代材料構(gòu)成，該混合物由聚丙烯和聚乳酸組成，聚乳酸可以通過甘蔗和玉米合成。在薄膜浸漬過程中，將非定向排列的再生纖維素纖維與研制的混合物塑料薄膜結(jié)合，形成“UD帶”，使其壓制形成非常穩(wěn)定的疊層材料。將這種材料應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件，不但可以減重高達(dá)20%，同時(shí)可以提高性能，其抗彎強(qiáng)度超過90%的傳統(tǒng)生物材料。這種新型材料可以用于制造特定的結(jié)構(gòu)輕量化構(gòu)件。
Fraunhofer IMWS熱塑性塑料纖維復(fù)合半成品組的負(fù)責(zé)人Ivonne Jahn表示：我們將高質(zhì)量的生物基纖維與作為主料的生物熱塑性基質(zhì)相結(jié)合，從而獲得具有非常好的彎曲、拉伸等機(jī)械性能的材料，這些研發(fā)工作對于可持續(xù)的輕量化結(jié)構(gòu)應(yīng)用是非常好的促進(jìn)。他們與GKC GmbH合作在Fraunhofer的示范工廠中使用混合注塑和壓制方法生產(chǎn)了多種的示范元件，例如扶手。
此類技術(shù)和材料的發(fā)展為這些生物基聚合物復(fù)合材料未來在汽車制造業(yè)的使用奠定了基礎(chǔ)，增強(qiáng)了輕量化結(jié)構(gòu)的發(fā)展?jié)摿Γ谛乱淮牧蠎?yīng)用中，生物基復(fù)合材料扮演者不可或缺的角色。
（來源：Kunststoffe）
中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)國際部編譯
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