陈光祖:让汽车行业爱上新兴的质感工程

汽车产业的现代化建设,离不开众多高科技新兴材料工程的支撑,可以说当代汽车产业在推动的新一轮产业革命中,它正扮演着基础和先导的重要角色。近来国际汽车界曾流行着对新兴材料工程的一种形象说法:“一代新材料、一代新汽车。”

汽车产业的现代化建设,离不开众多高科技新兴材料工程的支撑,可以说当代汽车产业在推动的新一轮产业革命中,它正扮演着基础和先导的重要角色。近来国际汽车界曾流行着对新兴材料工程的一种形象说法:“一代新材料、一代新汽车。”

科技的不断进步促进了网络的普及,印刷成为了一个风雨飘摇的行业,很多人都在讨论传统印刷的纸媒会不会被数字化媒体所代替。这个命题没有答案,但是会被影响是肯定的,而其中包装印刷行业是影响少甚至于没有影响的一个行业,因为它一直都依托于一个可见的实体,那就是包装材料。随着市场需求的不同,包装材料每天都在推陈出新。那么有发展前景的包装材料将会是什么呢?

什么是新兴的材料工程呢?指的是已出现和应用或正在研发中,拥有比传统材料不具备的优导性和特殊功能的材料,但它又突破了传统材料的局限性,成为拓展汽车产业颠覆性创新驱动和巨大发展的推动力。这里要说明的是新兴材料工程有两大类型:一是在自然资源中新发现和应用的高水平新型材料;一是广泛应用多种高科技手段,经过合成或加工的新型材料,这往往是一种复合型材料,而后者的新兴材料正在迅速发展中,将是居主导地位。

什么是新兴的材料工程呢?指的是已出现和应用或正在研发中,拥有比传统材料不具备的优导性和特殊功能的材料,但它又突破了传统材料的局限性,成为拓展汽车产业颠覆性创新驱动和巨大发展的推动力。这里要说明的是新兴材料工程有两大类型:一是在自然资源中新发现和应用的高水平新型材料;一是广泛应用多种高科技手段,经过合成或加工的新型材料,这往往是一种复合型材料,而后者的新兴材料正在迅速发展中,将是居主导地位。

一、金属箔材及异型材

新兴材料工程的特征是:在汽车产业新常态和互联网
形势推动下,供给侧结构性改革进展加快,推动新兴材料工程进入加快发展的新时期;重点应用于汽车轻量化上,当前的铝、镁合金应用仍占很大比例,而今后将逐步为超轻量化的新兴材料所替代;由于某发展领域的特定需求,促进了具特定需求特色显著新兴材料的出现,促使某领域的产品和经济得到突破性进展,这已显现创新迫切解决问题的一种好办法;应该是具有绿色、低碳、可循环利用,可回收的,无公害的材料性能;新兴材料工程结构应是多元化,多元素、多样化的以复合组成方式出现,所以它的跨界度很大,科技和信息融合度很高,以及基础性研究应用的程度也很突出;对汽车产业来说不仅大量的应用在传统汽车的改造升级上,对新能源汽车,尤其是电动汽车,自动驾驶汽车上应用,都提到重要议事日程;从当代需求看,生物材料工程将不断涌现和深透发展之中,这对发展智能化材料,提供良好的软硬化实力;当前正在对新兴材料工程的新型理论加强研究,除了常规理论外,还对新提出波函数、电子云、量子态、电离能等新理念进行研究,开拓新型材料的新视野和知识水平,加速新兴材料工程理论体系的形成和发展。

新兴材料工程的特征是:在汽车产业新常态和互联网
形势推动下,供给侧结构性改革进展加快,推动新兴材料工程进入加快发展的新时期;重点应用于汽车轻量化上,当前的铝、镁合金应用仍占很大比例,而今后将逐步为超轻量化的新兴材料所替代;由于某发展领域的特定需求,促进了具特定需求特色显著新兴材料的出现,促使某领域的产品和经济得到突破性进展,这已显现创新迫切解决问题的一种好办法;应该是具有绿色、低碳、可循环利用,可回收的,无公害的材料性能;新兴材料工程结构应是多元化,多元素、多样化的以复合组成方式出现,所以它的跨界度很大,科技和信息融合度很高,以及基础性研究应用的程度也很突出;对汽车产业来说不仅大量的应用在传统汽车的改造升级上,对新能源汽车,尤其是电动汽车,自动驾驶汽车上应用,都提到重要议事日程;从当代需求看,生物材料工程将不断涌现和深透发展之中,这对发展智能化材料,提供良好的软硬化实力;当前正在对新兴材料工程的新型理论加强研究,除了常规理论外,还对新提出波函数、电子云、量子态、电离能等新理念进行研究,开拓新型材料的新视野和知识水平,加速新兴材料工程理论体系的形成和发展。

由于薄化技术的发展,金属箔材种类大大增加,主要品种有金箔、铜箔、铝箔、不锈钢箔、铝箔、钛箔、铜箔、Be箔、Pd箔、Ta箔、Ni箔、Ag箔、Ph箔、Zn箔、铁箔以及Ni—CR等各种合金箔材。金属箔材的发展方向有三种:超长、超级薄、超级极薄;多孔穴化;复合化。

当代新兴材料工程发展领域十分宽广,这里我们以探索和追踪的思路,对比较时尚、奇特、前沿、实用的新兴材料工程一些典型事例作些推荐。

当代新兴材料工程发展领域十分宽广,这里我们以探索和追踪的思路,对比较时尚、奇特、前沿、实用的新兴材料工程一些典型事例作些推荐。

异型材发展亦很迅速,各种异型材均可生产,异型材正向薄型化、轻量化、功能化方向发展。异型材特别是纸制蜂窝型材料,在包装领域中也有少量应用,且前景看好。

有趣的液态金属:又叫金属玻璃,它是一种在低温熔炼时,即行固化的非晶态金属。如果说钢铁晶态固体的原子排列,好比阅兵队伍,十分整齐有序,而非晶态金属的固体原子排列,就好比北京王府井街道上熙熙攘攘的人群,处于杂乱无序状态。液态金属兼有金属和玻璃的双重性能,成为迄今为止十分强劲的一种材料,如一根4mm粗的液态金属棒,可以悬吊起了3吨物体,并能在强酸,强碱环境中无损完好运作,而它的硬度却像玻璃那样,十分坚硬具有相当好的耐磨性和耐用性。

有趣的液态金属:又叫金属玻璃,它是一种在低温熔炼时,即行固化的非晶态金属。如果说钢铁晶态固体的原子排列,好比阅兵队伍,十分整齐有序,而非晶态金属的固体原子排列,就好比北京王府井街道上熙熙攘攘的人群,处于杂乱无序状态。液态金属兼有金属和玻璃的双重性能,成为迄今为止十分强劲的一种材料,如一根4mm粗的液态金属棒,可以悬吊起了3吨物体,并能在强酸,强碱环境中无损完好运作,而它的硬度却像玻璃那样,十分坚硬具有相当好的耐磨性和耐用性。

二、新型塑料及塑料合金

当前,在国际上跨国汽车厂商已用液态金属用于制造高强度、抗耐磨、抗疲劳、抗腐蚀的汽车零件,特别是在改装车和房车上应用比较多,我们中科院物理研究所已和一些汽车厂商合作研究应用中。应当说液态金属在汽车产业中的应用前景十分广宽。

当前,在国际上跨国汽车厂商已用液态金属用于制造高强度、抗耐磨、抗疲劳、抗腐蚀的汽车零件,特别是在改装车和房车上应用比较多,我们中科院物理研究所已和一些汽车厂商合作研究应用中。应当说液态金属在汽车产业中的应用前景十分广宽。

在我国主要开发了聚砜、聚苯硫醚、聚醚酯、聚酸亚胺和聚芳酯等工程塑料,应用较好、国外聚碳酸酯、聚酯、聚酚胺、聚甲醛仍占主流。其中聚碳酸酯发展快。工程塑料主要研究改性和应用、合金化技术、复合技术和加工技术。塑料合金主要研究合金化技术中的互穿网络、接枝共聚与嵌段共聚、分子复合技术、反应挤出、相互共混和物理混炼。在国外,PBT、PET合金发展很快,特别在汽车与自动化设备以及电子方面应用日益广泛。主要有PBT/ABS、PBT/PC、PBT/有机硅、PBT/PPE、PBT/PET、PBT/烯基类聚合体系的合金。国外也有将PBT塑料合金用于制造特种高强度包装容器的报道,而美国的PET合金性能优于PET许多,也在包装中开始应用。

高档次的碳纤维复合材料:是指含碳量高于90%的无机高分子纤维,其中含碳量达99%的叫石墨纤维。这种类型材料强度比一般的钢还高、而弹性模量又很大、疲劳强度高、耐冲击性能好、化学性能稳定、耐水耐湿气好、摩擦系数小、耐高温。在汽车上可用于制造车身、壳体、还可用于制造齿轮、轴承、密封圈、容器等零部件。目前,高档次的碳纤维复合材料在世界上主要生产厂商在日本、如日本东丽、东邦和三菱成为该产品主要供应商。当前,美国、德国汽车公司和日本相关企业合作、研发和应用碳纤维复合材料制造车身和车身框架问题,这样车身的重量可能比铝合金车身还减轻1/2,而强度则比常用的钢材结实10倍。新型的车身从框架开始,制成后用各种形状的表面蒙皮,以高强度的粘接剂粘上,个别地方为加强附着力,加上一些铆钉,而不用焊接了,这种车身已在一些跨国汽车公司试验应用中。近年,由于大型航空客机,高铁车厢等需求,我们的碳纤维复合材料研发制造有了很大进步,这对推动今后汽车上的应用提供了良好机遇。

高档次的碳纤维复合材料:是指含碳量高于90%的无机高分子纤维,其中含碳量达99%的叫石墨纤维。这种类型材料强度比一般的钢还高、而弹性模量又很大、疲劳强度高、耐冲击性能好、化学性能稳定、耐水耐湿气好、摩擦系数小、耐高温。在汽车上可用于制造车身、壳体、还可用于制造齿轮、轴承、密封圈、容器等零部件。目前,高档次的碳纤维复合材料在世界上主要生产厂商在日本、如日本东丽、东邦和三菱成为该产品主要供应商。当前,美国、德国汽车公司和日本相关企业合作、研发和应用碳纤维复合材料制造车身和车身框架问题,这样车身的重量可能比铝合金车身还减轻1/2,而强度则比常用的钢材结实10倍。新型的车身从框架开始,制成后用各种形状的表面蒙皮,以高强度的粘接剂粘上,个别地方为加强附着力,加上一些铆钉,而不用焊接了,这种车身已在一些跨国汽车公司试验应用中。近年,由于大型航空客机,高铁车厢等需求,我们的碳纤维复合材料研发制造有了很大进步,这对推动今后汽车上的应用提供了良好机遇。

三、有机硅及氟系材料

精细工业陶瓷:我们把陶瓷业分为两大类,有古老传统的陶瓷业和现代化精细工业陶瓷。

精细工业陶瓷:我们把陶瓷业分为两大类,有古老传统的陶瓷业和现代化精细工业陶瓷。

硅系高分子材料是21世纪的新材料。目前在分子设计与分子结构控制的基础上探讨脱氟缩合、氢化硅烷甲基化聚合等合成反应,开发分子多元化功能材料,研制复合膜化设备的光电子功能材料。有机硅是一种性能的生态材料,主要用于航空航天、汽车、建筑、生物工程和其他高技术领域。下阶段目标是提高分子设计和合成技术,实现有机硅功能化、高分子合成及材料制备技术的佳化。

对传统的陶瓷业我们再熟识不过,几乎天天接触,离不开它。传统陶瓷是由天然的无机物烧结制作而成,如厨房用具,卫生间用品、房间摆设陶瓷工艺品等,已构成我们日常用品巨大市场体制,不过对传统陶瓷品也有不少需要创新驱动问题,我们十分期望,经过改进也能更多的用在工业和汽车上。

对传统的陶瓷业我们再熟识不过,几乎天天接触,离不开它。传统陶瓷是由天然的无机物烧结制作而成,如厨房用具,卫生间用品、房间摆设陶瓷工艺品等,已构成我们日常用品巨大市场体制,不过对传统陶瓷品也有不少需要创新驱动问题,我们十分期望,经过改进也能更多的用在工业和汽车上。

氟系材料在包装中应用有良好进展。例如:PTFE的高强度、功能化、高稳定性,PEA的热稳定性,PVDF的功能薄膜。此外,压电性、防静电性、耐辐射、耐磨性好的氟系高分子也已问世。

近来,随着科技和信息产业的迅速发展,现代化的精细工业陶瓷几乎成为高科技产业一种材料革命的代表,被称为人类“新石器时代”重新来临了,它在核工业、航空、航天、船舶、电力、电子、机械、汽车、医疗、海洋开发、新能源、环境事业上都得到广泛深入应用,也和传统的陶瓷业一样,几乎样样产品都离不开它,而且应用前景十分优良。

近来,随着科技和信息产业的迅速发展,现代化的精细工业陶瓷几乎成为高科技产业一种材料革命的代表,被称为人类“新石器时代”重新来临了,它在核工业、航空、航天、船舶、电力、电子、机械、汽车、医疗、海洋开发、新能源、环境事业上都得到广泛深入应用,也和传统的陶瓷业一样,几乎样样产品都离不开它,而且应用前景十分优良。

四、特种纤维

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