新型材料在自動駕駛行業(yè)的應用

劉勃嶸

摘 要：汽車駕駛自動化是隨生產(chǎn)力與科技的發(fā)展下新興的關鍵技術之一，自動化發(fā)達與應用的程度能很有代表性地顯示一個國家的科技現(xiàn)代化水平。同時，隨著科技高速發(fā)展，各種新型材料正逐漸興起如內(nèi)嵌式富勒烯、發(fā)泡材料（空氣凝膠），并勢必會融入生活，影響帶動科技發(fā)展。本文將新型材料發(fā)展和其在交通工具駕駛自動化方面的應用綜合整理，提出了在引入新型材料后自動化駕駛或將具有的優(yōu)點，文章對其他或可成為為自動化駕駛發(fā)展可能有幫助的材料進行了假設分析與討論。

關鍵詞：安全；輕量化；高精度；自動駕駛；新型材料

汽車輕量化技術以及新材料的應用已經(jīng)成為了未來汽車制造的重要方向，輕型材料可以減輕車重，進而減少能耗，所以汽車的節(jié)能減排汽車輕量化是關鍵，這個改革也是汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。目前。輕量化的材料在汽車制造中被大量的使用和替代以前笨重的材料，汽車輪轂有鋼鐵變?yōu)殇X制，發(fā)動機也鋁合金材料，防撞鋼梁外面是塑料材質包裹。這些輕量化的技術需要新型材料的研發(fā)和應用，能夠減少尾氣的排放，減少車輛質量，對車輛的安全性和耐用性都有提升。在發(fā)生車禍時，側梁會吸收大量的沖擊能量，滿足這一點，在高負荷下，側梁應確保在一定范圍內(nèi)的均勻狀態(tài)變形，如果使用富勒烯可以充分利用高強度鋼的優(yōu)點 達到汽車輕量化的目的，使汽車重量降低，并能保證安全。

1 輕量化

汽車的主要材質是鋼鐵，一般一輛汽車中主要由鋼鐵、塑料、鋁合金構成，但是鋼鐵比重占65%，所以，輕型化發(fā)展是非常有潛力的，國際汽車品牌也都在進行可替換材料的研究，這有助于提高企業(yè)的競爭力。比如全部用鋁合金代替鋼鐵就能使車體重量大大降低，而堅固度并不下降。比如最新研制的寶馬i3的電動車，四年前已經(jīng)大量生產(chǎn)，整體車重才250kg，這是一輛電動汽車，簡直讓人不敢相信。所以，將來的車雖然會豪華舒適但是車重會輕量化。車身質量的減輕有助于節(jié)能環(huán)保，也保證了操控性。

但是輕量化不是偷工減料，而是用更好的材料去代替一些材質，隨著國六排放標準的出臺，尾氣問題就成了車企關注的問題之一，那么減重會不會影響汽車的安全性，高速狀態(tài)下的駕駛穩(wěn)定性，這些都是要考慮的問題。所以輕量化的路上還有好多困難。

2 自動駕駛安全

自從 ThyssenKrupp 出世以來我們期待著有機結合設計和制造過程，以滿足抗碰撞的要求，創(chuàng)新的結果最適合作為側面梁在汽車的前后端，特別是在未來超輕鋼的光機構。

其初始抗拉強度為700米pa，液壓成型可增至8米pa，相應的屈服點可由40米aP升至6米pa。a壓成型薄壁管不僅可用 作汽車底盤結構上的標準件 ustenite 對其所生產(chǎn) 的各種截面的產(chǎn)品無需冷彎成型機，而是采用一套新的成型技術，然后由激光焊接而成。盡管邊梁結構的形狀較為復雜，在生上卻只需經(jīng)過幾次成型工序即可完成，而 TRIP鋼仍能保持足夠的殘余成型能力來吸收碰撞事故中所產(chǎn)生的能量。

3 高精度

3.1 新興材料工程的特征

重點應用于汽車輕量化上，新材料時多樣化的，也是綠色環(huán)保的，可以回收利用的材料。

3.2 新興材料有哪些

（1）有趣的液態(tài)金屬 又叫金屬玻璃，它是一種在低溫熔煉時，即行固化的非晶態(tài)金屬。

（2）高檔次的碳纖維復合材料。

（3）精細工業(yè)陶瓷。

（4）高分子材料。

（5）超級的光電材料與器件：如新型的內(nèi)嵌式富勒烯。相比于富勒烯單體的研究，科學家們對于富勒烯衍生物的應用前景給予更高的期待值。有專家提到，內(nèi)嵌式富勒烯可作為原子鐘的關鍵部件，既能縮小體積，又可提高定位精度?！皟?nèi)嵌富勒烯可使原子鐘小到能夠安裝在芯片上，從而植入手機。這種技術未來可控制無人駕駛汽車?！北R興提出了一個假設，如果兩輛汽車在一條鄉(xiāng)間小路上相向而行，路面狹窄，對它們的定位精確到1米以內(nèi)是不夠的，但使用該芯片后有可能將精度提高到1毫米。

近期，盧興團隊也做了自己的嘗試。他們發(fā)現(xiàn)，碳籠內(nèi)兩個金屬原子在一定溫度下位置穩(wěn)定，當溫度發(fā)生變化并達到某個溫度值時，金屬原子會在碳籠里開始轉動?！袄媒饘俑焕障┑倪@種特性，我們可以嘗試設計納米級的‘溫度計，可適用于更精細的機器溫度的測定?！?/p>

事實上，科學家已描繪出富勒烯家族的應用藍圖，但市場化落地卻遭遇系列的“成長煩惱”。盧興提道：“盡管科學家們已經(jīng)知道，內(nèi)嵌富勒烯在電子學、光學、電磁學、醫(yī)藥學等領域有廣闊應用前景。但研究金屬富勒烯的學術門檻較高，制備工藝技術難度較大，量產(chǎn)化較難，因此市場化仍然很難落地。”

雖然新型材料的應用距離普及與市場還有距離，但隨著科技的進步，新興材料一定會在將來的自動駕駛領域起主導作用，成為拓展汽車產(chǎn)業(yè)顛覆性創(chuàng)新驅動和巨大發(fā)展的推動力。

4 結語

正如陳光祖先生說的那樣，“沒有新材料，新型汽車只是空談”，自動駕駛技術也依賴于材料的革新。材料與技術相輔相成，互相促進，共同發(fā)展。

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