当人们提及车用先进材料的时候，超强碳纤维复合物往往总是抢了大部分风光。去年的时候，就已经有大量的汽车厂家使用了这种材料。不过，今年的材料主角似乎不止一家——如天然纤维、可回收材料等等。这些材料对降低汽车的生产能耗、提高产品的回收利用程度意义重大。所以，今年的纽约车展，让人对以下特点印象深刻：

• 汽车中使用了更多的轻质碳复合材料，包括部分成分全新的材料。

• 3D打印让原型制造发生了革命性的变化，正朝着批量生产的目标迈进。

• 众多全新的定制材料在下一代汽车的生产中展现出了动力十足的前景。

下面，就让我们先来一饱眼福。

无处不在的碳纤维：让创新来的更猛烈些吧！

科尼塞格，这家来自瑞典的超级跑车制造商，在他们1500马力的混合动力车Regera上展示了他们碳复合物车轮。在轻量化作用上，碳复合物比轻质铝合金还要出色。较轻的轮胎可以让车辆在经过坑洼时不严重压缩轮胎而又与地面紧紧接触，带给司机们更好地驾驶体验。未来将有越来越多的超级跑车使用这种车轮。

（图注：科尼塞格Regera车型车轮中使用了碳复合物材料。车体结构的设计中同样使用了该材料。）

去年的车展上，碳纤维零部件便已经司空见惯。比如用其制成的后视镜外壳、前后扩散器、内饰、扰流器等等。今年这种趋势则更进一步。许多车辆在车身与底盘中大量使用这种材料。Acura NSX、Ford GT 与BMW i8的甚至几乎完全采用碳复合物材料。

（图注：福特GT车的车体与多种零件中使用了大量的碳复合材料）

碳纤维在储存氢气的作用上同样不可忽视:比如燃料电池车丰田Mirai上的燃料箱。丰田Mirai自2015年十月以后在美国市场一直是限量出售。通过在管子外部包裹碳纤维，这种燃料箱可以提高储氢压力，让汽车跑的更远。

（图注：丰田Mirai燃料电池车上的储氢燃料箱）

3D打印引发的革命来了！

传统方法对于复杂精细部件结构很难批量制造，这对高档跑车的发展阻碍明显。现在，3D打印似乎已经为这扫清了诸多障碍。3D打印甚至可以制造出很多仿生级别的复杂结构，这是其他生产方法没法做到的。而批量生产，也许并不遥远。

本次车展，福特展示出了在同一方向上可以连续打印的复杂泡沫结构。

（福特公司通过3D打印得到的材料。左图：具有复杂结构的泡沫；右图：空心、实心、特殊内部结构的管材）

福特还展示了一些3D打印的原型件，比如进气歧管、横拉杆。此外，3D打印还发挥了快速模具的作用，即通过3D打印的铸模又可以用于传统的的生产过程。

（福特公司展示的3D打印零件。左图：进气歧管原型；右上：生产塑料零件的注塑模具；右下:横拉杆原型）

对于规模较小的汽车生产线，主要的成本为铸模和原型开发，而3D打印的出现会显著降低此成本，这是因为3D打印制造的单位零件的成本不受其生产规模的限制。所以，无论是生产飞机发动机的GE航空，还是生产卫浴洁具的美标公司，他们都在利用3D打印技术，进行原型与零件的制造。

塑料零件与金属零件的制造均需要模具，即便对于简单的零件，其模具生产也同样耗资巨大、时间冗长。有了3D打印，就可以利用电脑模型迅速制造出模具，进而用于批量生产。

未来派材料

超强碳纤维复合物材料已经给汽车带来了革命性变化，而它也许并不孤单——很多其他天然材料的复合物，包括玉米皮、椰子壳、洋麻、大豆油等等，都有可能成为未来车用复合物材料的来源成分。

虽然听起来这些材料略显老土，但是真要使用在汽车上的话，它们所遭遇的生产与应用技术难度比碳纤维还要大。 要是使用这些原本被当做垃圾的材料，不同批次的植物很可能会造成产品质量参差不齐。更令人头疼的是，天然材料与塑料之间难以发生化学键合，二者难以充分混合，产品零件就因此强度不高。为了让天然材料与塑料兼容，需要预处理将植物中的纤维提取出来。

福特公司的技术展示宣示了他们在这项技术上取得的巨大成功。其中一些天然材料零件已经进入了生产环节。如果将福特翼虎门板的注塑塑料件替换为洋麻（一种速生植物，种植目的为获取其纤维用于制造绳索或船帆）纤维复合材料，就可以节省30万磅石油基材料，并在该零件上减重25%。在福特另外车型的内饰板与油箱垫中，还可以发现椰子壳复合物的身影。

更奇的是，福特甚至将一些由退出流通的废弃美元钞票制成的材料来制造车载茶杯架、门袋。这些钞票原本是由混棉制造，而这些天然纤维制出的复合材料质轻、隔声、隔热，并且出奇的耐用。这些尝试具有多重环保意义，不仅新材料本身是可再生的，而且还可以显著降低石油基塑料产品的消耗。在2016纽约车展展示各式各样材料的厂家中，福特无疑是最大的赢家。 

（福特公司展出的基于可再生资源的复合物材料。左上：麻纤维与木浆；右上：洋麻纤维增强的车门板，烧杯中为玉米及其纤维；左下：废钞票粉碎后填充型复合物车用储物箱；右下：椰壳纤维填充的复合物零件）

纽约车展的帷幕虽然已经落下，但其展出的革新技术并不会因时间而退去光辉。材料是人类改造世界与造福自己的物质基础，车用材料仅仅是众多材料中的冰山一角，却已经并将持续带给我们惊艳。在共筑人类美好未来生活的路上，材料科学，永远不止步！