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基于納米結(jié)構(gòu)及先進(jìn)材料設(shè)計(jì)的節(jié)油輪胎

基于納米技術(shù)、計(jì)算機(jī)斷層掃描以及材料科學(xué)方法開發(fā)了三維納米分層結(jié)構(gòu)的輪胎，減小了20%的滾動(dòng)阻力，并對(duì)其滾動(dòng)阻力與磨損的關(guān)系進(jìn)行了研究。新材料輪胎的開發(fā)應(yīng)該考慮環(huán)境、資源和安全3個(gè)方面的問(wèn)題，以滿足市場(chǎng)的需求。正常駕駛過(guò)程中，輪胎滾動(dòng)阻力消耗的燃料能量可達(dá)到13%，這意味著降低30%的輪胎滾動(dòng)阻力可以提高4%的燃油效率。

普利司通公司從2007年開始就應(yīng)用了先進(jìn)的NanoPro輪胎材料技術(shù)，并啟動(dòng)了“新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)的納米技術(shù)挑戰(zhàn)項(xiàng)目（NEDO）”。NEDO計(jì)劃的重點(diǎn)是進(jìn)行輪胎化合物與三維納米分層架構(gòu)的設(shè)計(jì)，以使輪胎達(dá)到最省油的效果。這不僅降低了滾動(dòng)阻力，同時(shí)也解決了滾動(dòng)阻力與磨損性能權(quán)衡的問(wèn)題。該計(jì)劃的目標(biāo)是減小20%的輪胎滾動(dòng)阻力，以及提高輪胎耐磨性能。與普利司通省油輪胎B381進(jìn)行比較，新材料輪胎的設(shè)計(jì)將降低40%的能量損失以及25%的磨損率。三維納米分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分為3個(gè)部分：10nm交叉連接、100nm分散填料、100nm聚合混合物。

通過(guò)計(jì)算科學(xué)及成像技術(shù)設(shè)計(jì)和控制納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)行100～1000nm范圍內(nèi)材料的納米性能的有限元分析，模擬納米材料的力學(xué)行為，確認(rèn)“納米結(jié)構(gòu)”圖像。納米結(jié)構(gòu)的模擬仿真給出了先進(jìn)輪胎的設(shè)計(jì)思路。

刊名：ATZ worldwide（英）

刊期：2013年第12期

作者：Akutagawa K et al

編譯：尹秋