W 未來汽車製造材料(1 / 3)

W 未來汽車製造材料

未來汽車的製造料將更多地著眼於解決傳統汽車的金屬機件因轉動摩擦和燃燒帶來的高溫高熱。汽車發動機需要配置複雜的冷卻係統,而冷卻係統又會大量消耗掉燃料能量。

陶瓷能夠承受1 300℃~1 500℃的高溫。如果能夠用陶瓷材料製造所有零件,冷卻水就失去了存在必要。由於消除了熱損耗,陶瓷發動機提高功率45%以上。更為重要的是,由於燃燒室溫度提高到約1 200℃,陶瓷發動機將成為多燃料型的內燃機,除汽油、柴油機以外,乙醇、煤、合成燃料甚至重油的某些品種也能使用。

塑料將大量用於汽車製造。1969年,世界範圍內每輛轎車上使用塑料隻有10千克。到1990年美國為90千克,占自重的7%,德國為72千克,日本為所有材料的9.5%。用於汽車的塑料主要有聚氯乙稀和聚氨酯。用塑料製造汽車零部件彈性變形時能吸收大量能量;局部受損時不受腐蝕;易於成型和著色,使零件的設計和造型有較大的選擇餘地;能製造出最複雜的零件,吸收噪聲和振動性能好;容易修複。

複合材料將大量用於製造汽車部件。新型汽車上采用的複合材料有玻璃纖維增強塑料(FRP)、片狀模塑複合材料(SMC)、碳纖維增強塑料(CFRP)等。英國GKN公司用玻璃纖維增強塑料製造的傳動軸,質量減輕50%~60%,抗扭性為鋼的2倍,彎曲強度為鋼的2.5倍。美國用碳纖維增強塑料製造的扳簧質量隻有14千克,但強度卻達到了原鋼板彈簧的指標。用質輕的塑料輕鋼、鋁材料來代替鋼材以及使用新型低耗輪胎是未來汽車一個重要趨勢。隻靠減輕車身質量就可以減少油耗31%,靠改善發動機動力性能可減少能耗18%,而靠減輕滾動阻力則可減少能耗15%。

未來的輪船

設計師們對未來輪船的設計有兩個完全相反的目標。第一個目標是創製能讓人在水下旅行和載貨的船,這種船能使人如同在陸上那樣,去探測開發海床、繪出海底地圖。另一個夢想是建造一種介於飛機和傳統水麵輪船之間的高速遠洋輪船,要做到這一點,首先就要使用威力無比的核反應堆作推動力量。自美國核動力潛艇“鸚鵡螺”號試航成功以來,軍用潛艇的飛躍進步促使造船者們考慮建造潛水貨輪。這種船將特別適於載運石油。目前能建造的核動力潛水油輪可以裝40000噸油,以差不多40節的速度航行,與裝貨一樣多、速度一樣快、行程也一樣的水麵核動力船比較起來,消耗動力大約隻有後者的一半。這類潛水船在戰時供應軍艦或在北極冰下運油極為有用。

1960年,前蘇聯的破冰船“列寧”號下水;兩年後,美國“撒凡那”號也下水。70年代初,前蘇聯又建造了兩艘核動力破冰船。西德1969年建成一條核動力運礦沙船“奧圖·赫恩”號。同年,日本也有一條核動力貨船“陸奧”號下水。雖然核動力很昂貴,但海運專家主張使用這種動力貨船用於長距離貿易線。然而,不論用什麼作動力,傳統遠洋輪速度增長率趕不上陸上和空中運輸工具的速度增長率,其主要原因是水的密度比空氣要大上800倍,水中的摩擦阻力和在空中自然不可同日而語。自開始營運以來,火車、飛機和汽車的速度約增加了10倍:火車從每小時16千米增加到100千米;旅客班機從96.6千米增加到966千米;今天大多數汽車在理論上都有能力將速度從原來每小時19千米增加到193千米。可是機動船的速度增加還不到3倍。在19世紀60年代,“大東方”號曾以14節的創紀錄速度橫越大西洋。今天最快的遠洋輪“美國”號的速度至多也不過是40節。

無軌電車

無軌電車是一種使用電力發動,但是在道路行駛的公共交通。無軌電車的車身跟公共汽車相似,使用的電力一般是透過架空電纜,經車上的集電杆取得。無軌電車因為使用的輪胎是絕緣體,不像有軌電車可使用路軌完成電路;故此需要使用一對架空電纜及集電杆。在歐美等地,無軌電車有時被稱為是公共汽車的一種。

無軌電車有綠色公交之稱,最大的優點是環保。跟普通的公共汽車相比,無軌電車本身不會排放廢氣。無軌電車使用的電能來自發電廠,而發電廠可使用水力、核能、煤炭等不同種類的能源,可減少對石油的依賴。就算同樣地使用石油能源,發電廠無論在效率、廢氣控製等方麵都遠勝汽車的內燃機。總的來說,無軌電車對環境的影響比公共汽車要小。