在可預(yù)見的2020-2025年期間，使用塑料材料的汽車輕量化將是一個重要的技術(shù)趨勢。汽車各部件的輕量化目前正在研究中，其中先進的塑料和塑料復(fù)合材料具有顯著輕量化的潛力。
纖維增強塑料復(fù)合材料通常比同等強度的鋼構(gòu)件輕25-35%。低密度和超低密度板材成型化合物(SMC)的進步也有助于減輕重量。
用于減輕重量的新材料將包括：
1.在車身板中更多地使用工程塑料和復(fù)合材料
2.在結(jié)構(gòu)件中使用長而連續(xù)的纖維技術(shù)
3.在結(jié)構(gòu)和其他部件中更多地使用碳纖維增強塑料作為低成本復(fù)合材料
4.聚碳酸酯和丙烯酸作為玻璃，包括汽車車頂和后端
5.引擎蓋下應(yīng)用中的高級尼龍
6.發(fā)泡和玻璃珠技術(shù)可降低零件密度
7.更多地使用塑料-金屬和有機混合技術(shù)
8.超薄高性能鋼的發(fā)展
9.鋁和鎂金屬使用率的增長
汽車驅(qū)動和引擎蓋下的材料面臨的挑戰(zhàn)包括高溫、潮濕和振動。為了使汽車的使用壽命中能夠承受這樣的環(huán)境，使用的塑料通常必須經(jīng)過特殊的配備。
發(fā)動機罩下的其中一種重要材料是耐水解熱塑性聚酯對苯二甲酸丁二酯(PBT)。BASF公司的新型超高耐水解、阻燃和激光透明的HR PBT系列產(chǎn)品已經(jīng)被應(yīng)用于汽車驅(qū)動和其他汽車發(fā)動機罩。
與水接觸——即使以大氣濕度的形式——導(dǎo)致聚酯的聚合物鏈水解分裂，從而導(dǎo)致材料的老化，特別是在高溫下。Ultradur采用高效添加劑，極大地延緩了水解降解，因此可以大大延長零件使用壽命。
通常用于提高耐水解性的添加劑也會增加熔體粘度。Ultradur HR經(jīng)過優(yōu)化，即使停留時間較長，熔體粘度也盡可能保持穩(wěn)定——這是穩(wěn)定、無問題加工的理想條件。
Ultradur B4330 G6 HR對引起應(yīng)力裂紋的堿性介質(zhì)也有更高的耐受力。應(yīng)力裂紋引起的損傷沿微裂紋擴展。這也會迅速導(dǎo)致宏觀骨折。與金屬直接接觸的塑料部件通常是最危險的。
Ultradur B4330 G3 HR（紅色）耐水解性比較
用燒堿溶液浸濕彎曲夾具后的PBT GF30測試棒。無改善應(yīng)力抗裂性能的材料快速斷裂(頂部)；
Ultradur B4330 G6 HR被證明具有相當長的耐受時間(底部)。
Victrex Plc的新型聚醚醚酮（PEEK）樹脂是另一種可靠的減輕重量的材料。在PEEK材料中加入高模量纖維(HMFs)提供了在汽車和工業(yè)應(yīng)用中取代鋼鐵、鋁、鈦、黃銅和鎂等金屬所需的強度和剛度。新的Victrex PEEK HMF聚合物是基于Victrex 90系列配方，用于模塑堅韌的薄壁零件。
新材料通常需要金屬的高溫應(yīng)用提供機械強度和剛度。除了降低部件重量外，還有通過注塑成型獲得的更高的效率，通過將更多功能設(shè)計整合部件的能力可以縮短周期時間并降低生產(chǎn)成本。
PEEK HMF聚合物已經(jīng)過液壓油，燃油，機油，潤滑脂和潤滑油的測試。它還可以在260℃的溫度下長期使用。PEEK HMF聚合物可用于替代金屬支架，夾子，緊固件和其他二級結(jié)構(gòu)。
Victrex PEEK HMF(藍色)重量減輕比較
在可再生塑料方面，木質(zhì)纖維素復(fù)合材料汽車零部件正在進軍汽車輕量化領(lǐng)域。Weyerhaeuser發(fā)明了一種有效實用的方法，將纖維素加入熱塑性復(fù)合材料中，可替代汽車零件等應(yīng)用中的各種纖維增強和纖維填充的熱塑性塑料。
福特希望廣泛地使用新的纖維素纖維增強復(fù)合材料。Weyerhaeuser的“Thrive”復(fù)合材料的關(guān)鍵屬性是：
1.中性色容易吸收顏色/染料，實現(xiàn)全彩色柔韌性
2.無臭(通過嚴格的汽車內(nèi)飾測試)
3.比重比玻璃纖維低6%
4.良好的成型性，較低的周期時間
5.有吸引力的經(jīng)濟效益
6.優(yōu)異的拉伸和彎曲性能
7.均勻連續(xù)的質(zhì)量分布
8.可持續(xù)生產(chǎn)
福特使用Thrive纖維素增強聚丙烯（PP）作為其2014款林肯MKX的中控臺扶手。雖然福特一直在將這種材料用于幾個原型零件，但這是生產(chǎn)車輛中的第一個應(yīng)用。Weyerhaeuser與汽車零部件供應(yīng)商Johnson控制一起合作開發(fā)扶手。
福特相信纖維素提供的高水平性能使復(fù)合材料成為汽車外部和引擎蓋下應(yīng)用的理想選擇。Weyerhaeuser及其主要用戶已針對未公開的汽車應(yīng)用進行了大量商業(yè)注塑試驗。
Weyerhaeuser開發(fā)合作伙伴Interfacial Solutions開發(fā)了專有技術(shù)，可在室溫和高溫下提高高天然纖維含量復(fù)合材料的防潮性。當高纖維含量的復(fù)合材料在潮濕的環(huán)境中，它們可以吸收多達其質(zhì)量的10%的水分。高含水率降低了該化合物的尺寸穩(wěn)定性、色牢度和耐微生物性。
Interfacial Solutions還開發(fā)了一種水分清除技術(shù)，無需在加工前對天然纖維和其他濕敏塑料進行預(yù)干燥。
其他Thrive應(yīng)用包括辦公家具、家居用品、小型和大型家電、工業(yè)產(chǎn)品、消費者個人物品以及建筑產(chǎn)品。Thrive有多種基礎(chǔ)聚合物，如丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），低密度和高密度聚乙烯（LDPE和HDPE），聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）。
福特和Essentium材料公司開發(fā)了一種椰子纖維增強復(fù)合材料部件，用于福特福克斯電動汽車的主軸載重底板，該部件已投入生產(chǎn)兩年。福特和Essentium材料公司正在開發(fā)另一種椰子纖維復(fù)合材料，預(yù)計將于明年推出。
椰子纖維的平均直徑為250微米，比大多數(shù)其他天然纖維大得多，使其具有固有的剛性和韌性。除了良好的彎曲模量外，椰子纖維還具有所有天然纖維中最高的木質(zhì)素含量，這有助于使其抵抗燃燒，微生物攻擊和水分吸收膨脹。無論植物種類，原產(chǎn)地，土壤和天氣條件以及收獲時間，它都廣泛可用并具有相同的性質(zhì)。
總之，減重材料的選擇也受到以下因素的影響：
1.每輛車的材料重量節(jié)約潛力
2.每單位重量節(jié)省成本
3.批量生產(chǎn)所需的物料數(shù)量
4.輕量化的驅(qū)動導(dǎo)致材料技術(shù)越來越多地被認為是最初設(shè)計的一部分
麻省理工學(xué)院(MIT)和通用汽車(GM)的研究人員開發(fā)出了一種工具，可以在汽車設(shè)計過程的早期估算二次大規(guī)模節(jié)能潛力。在過程的早期使用這個工具——在子系統(tǒng)被鎖定之前——可以最大限度地節(jié)省大量資源。
二次質(zhì)量節(jié)省（SMS）是當車輛總質(zhì)量（GVM）減小時可以在承載車輛部件中實現(xiàn)的質(zhì)量減少。質(zhì)量分解是通過二次質(zhì)量節(jié)省識別進一步減少GVM進一步減少的過程。
SMS最大化是實現(xiàn)汽車燃油經(jīng)濟性最大化的關(guān)鍵工具，但在當前的設(shè)計過程中，可能難以實現(xiàn)。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
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