Lina- ja kanepikiust komposiitmaterjalide kasutamise uurimine

Seoses ülemaailmse autotööstuse üleminekuga kergekaalulisele ja madala-karboniseerumisele on looduslikud kiudkomposiitmaterjalid järk-järgult murdnud fossiilsete{1}}põhiste materjalide monopoli. Kanepi ja linakiu komposiitmaterjalid on pärast modifitseerimist ja protsessi optimeerimist laienenud võidusõiduautode ja ideesõidukite rakendustelt tavaliste tootmissõidukite põhikomponentideni, muutudes keskkonnasäästliku ümberkujundamise peamiseks toeks vastavalt Euroopa biomajanduse visioonile ja autotootjate süsinikdioksiidi vähendamise nõudmistele.

I. Kanepi ja linakiu komposiitmaterjalide peamised eelised autotööstuses

See materjal saadakse kanepi-/linakiudude kombineerimisel termoplastiliste ja bio{0}}põhiste vaikudega. Selle igakülgne jõudlus vastab autokomponentide nõuetele ning on nii keskkonnasõbralik kui ka ökonoomne ning sellel on traditsiooniliste materjalide ees märkimisväärsed eelised.

(1) Kergekaalu ja mehaanilise jõudluse tasakaal, mis aitab optimeerida energiatarbimist

Kanepi- ja linakiudude tihedus on vaid 1,1-1,4 g/cm³, mis on palju madalam kui klaaskiul, terasel ja süsinikkiul. Nendest valmistatud komposiitmaterjalid on 20%-30% kergemad kui traditsioonilised plastid ja 50% kergemad kui alumiiniumisulamid, vähendades tõhusalt sõiduki omakaalu, aidates suurendada elektrisõidukite valikut ja vähendada bensiinimootoriga sõidukite kütusekulu. Pärast pinna modifitseerimist on selle eritugevus klaaskiudude omale lähedane, tõmbetugevus jääb vahemikku 500–1500 MPa, elastsusmoodul 30–70 GPa, sobib nii sise-, välis- kui ka mõnele mittesüdamikule. Pärast optimeerimist Bcompi powerRibs™ iluvõrega saab konstruktsiooni jõudlust veelgi parandada.

(2) Silmapaistvad vähesed-süsihappegaasiheited ja keskkonnaomadused, mis on kooskõlas kahe süsinikueesmärgiga

Kanepi ja lina kasvutsükkel on lühike ja neid on keskkonnasõbralik kasvatada. Iga aaker lina suudab siduda üle 1,6 tonni süsinikku aastas. Selle komposiitmaterjali tootmisel on palju väiksem energiatarve kui süsinikkiududel, võrreldes klaaskiust komposiitmaterjalidega on süsinikdioksiidi heitkogused kogu elutsükli jooksul 40–60%. Jäätmeid saab biolagundada ja taaskasutada.

(3) Tugev protsessi ühilduvus, vähendades tootmiskulusid

Seda materjali saab kohandada olemasolevate autode vormimis- ja vaiguvormimisprotsessidega, mis ei nõua masstootmise jaoks suuremahulist-vormimuutust. Eelimmutatud termoplastseid komposiite saab kasutada kiiretel-tootmisliinidel ja keerulisi komponente saab vormida vaid 10-30 minutiga. Tooraineallikad on laiad ja maksumus madal, kogu olelusringi maksumus on 15–30% väiksem võrreldes traditsiooniliste materjalidega.

(4) Erinevad funktsioonid, mis sobivad mitme stsenaariumi jaoks

Sellel materjalil onsuurepärane heliisolatsioon, soojusisolatsioon, antibakteriaalne ja UV-kaitseomadused. Kanepikanga loomulik tekstuur võib luua kvaliteetse-sisustekstuuri, välistades vajaduse sekundaarsete katmisprotsesside järele. Pärast nano-modifitseerivate ainete lisamist võib see parandada juhtivust ja soojusülekande jõudlust, mis sobib erivajaduste jaoks, nagu staatiline kaitse, kasutusstsenaariumide laiendamine.

II. Lina- ja kanepikiu komposiitmaterjalide konkreetsed kasutusstsenaariumid autotööstuses

Tehnoloogia arenemise ja masstootmise võimekuse paranemisega on seda materjali autotööstuses laialdaselt kasutatud.

sise- ja välistingimustes ning on laienenud isegi mõnele mitte{0}}põhistruktuurikomponendile. Selle on kasutusele võtnud sellised autotootjad nagu BMW ja Volvo, saavutades ülemineku "piiratud valideerimiselt" "suure{2}}rakendusele".

(1) Sisekomponendid: peamised kasutusstsenaariumid, mugavuse ja keskkonnasõbralikkuse tasakaalustamine

Sisekomponendid on selle materjali kõige küpsemaks kasutusvaldkonnaks. See vastab keskkonnakaitse ja esteetika nõuetele ning seda kasutatakse peamiselt:

Uksepaneelid ja sisepaneelid: linasest komposiitmaterjalist sisepaneelid pakuvad nii kerget disaini kui ka suurepärast tekstuuri.

Istmed ja armatuurlaud: mõne mudeli puhul on armatuurlaua raam valmistatud sellest komposiitmaterjalist, mis vähendab kaalu rohkem kui 30% võrreldes traditsioonilise plastraamiga, parandades seeläbi heliisolatsiooni efekti.

Muud sisekomponendid: laialdaselt kasutatakse tagumist luugi katet, lae vooderdust jne. Ultraheliga modifitseeritud materjal võib vältida välimuse defekte ja vastata tootmisnõuetele; teatud kodumaise sõjaväesõiduki salongi sisepaneelil on kasutatud kanepikiust komposiitmaterjale, mis vastavad ilmastikukindluse ja vastupidavuse nõuetele.

(II) Välisosad: traditsiooniliste fossiilse{0}}põhiste materjalide järkjärguline läbimurdmine ja asendamine

Pärast muutmist tungib see materjal järk-järgult välisväljale ja rakendatakse mitte-koormust-kandvatele komponentidele:

Poritiibad ja rattakoopad:Pärast leeliselist töötlemist või silaani sidumisainega modifitseerimist suureneb löögikindlus ja ilmastikukindlus. Neid saab kasutada poritiibade katte jms valmistamiseks. Võrreldes traditsioonilise ABS-plastiga võivad need vähendada kaalu 20% - 30%, vähendades seeläbi süsinikdioksiidi heitkoguseid.

Aerodünaamilised spoilerid ja sabatiivad:BMW M4 GT4 võidusõiduauto kasutab seda materjali spoilerite jaoks, mis on läbinud ranged testid ja vastasid standarditele. BMW kavatseb pärast 2025. aastat seda M-seeria seeriaautode välisilmele rakendada, saades sellest esimeseks loodusliku kiu kasutuseks masstootmises{5}}autokeredes.

Katus ja mootori kapott:Katus ja mootori kapott on valmistatud sellest materjalist, mis laiendab väliskaunistuste rakendusala.

III. Lina- ja kanepikiukomposiitide tehnoloogilised läbimurded ja olemasolevad piirangud autotööstuses (parameetrite tabel)

IV. Järeldus

Alates uuenduslikust valideerimisest võidusõiduradadel kuni laialdase kasutamiseni tavalistes{0}}masstootmises sõidukites – lina- ja kanepikiust komposiidid rikuvad traditsiooniliste automaterjalide väljakujunenud mustrit, millel on kaks eelist: "kergus + rohelus", muutudes "uueks roheliseks tõukejõuks" autotööstuse vähese süsinikdioksiidiheitega ümberkujundamiseks. See kehastab ökoloogilist visiooni taastuvatest ressurssidest ning koondab ka materjalide muutmise ja protsesside uuendamise tehnoloogilise tarkuse. Kuigi see seisab endiselt silmitsi praktiliste kitsaskohtadega, nagu jõudluse stabiilsus ja kulude kontroll, laiendab iga tehnoloogiline läbimurre ja iga tööstusahela koostöö selle rakenduspiire. Tulevikus, komposiitmodifikatsioonitehnoloogia pideva täiustamise ja laiaulatusliku{6}}tootmise põhjaliku rakendamisega, eksisteerib see loodusest saadud komposiitmaterjal kindlasti sügavalt koos autotööstusega, mitte ainult ei anna autotootjatele tugevat tõuget süsinikdioksiidi kahe eesmärgi saavutamiseks, vaid muudab ka "rohelise reisimise" ideest reaalsuseks, tuues välja uue pildi säästva tööstuse "majanduse noemsheshessology ja noemshesesology" kohta.