Otomotiv güvenliği, geçen yüzyılda dramatik bir şekilde gelişti, basit koltuk kemerlerinden sofistike elektronik stabilite kontrollerine ve gelişmiş sürücü-assistance sistemlerine geçiş yaptı. Ancak temel zorluk şu şekilde devam ediyor: Aracın ağırlığını kontrol ederken nasıl absorbe edileceği ve dissipate kinetic enerji. mühendisler hafif tasarım sınırlarını zorlar, yeni bir sentetik malzemenin sınıfları bir oyun değiştirici olarak ortaya çıkıyor.
Aramid Fiber Nedir?
Aramid fiber, aromatik poliamidlerden elde edilen sentetik polimerdir. "aramid" adı, "amatik poliamid"in bir portmanteau'dur.Kevlar® (Polonya grupları ile bağlantılı) ve Nomex® (Polonya grupları) ile bağlantılı en çok tanınan ticari aramid fiberleri içerir.
Karbon fiber aksine, etkisi altında dolu olan, aramid fiberler yüksek sertliği ve hızlayıcılığı sergiliyor, kırılmadan önce enerjiyi genişletmelerini ve absorbe etmelerini sağlıyor. Bu eşsiz sertlik ve elastiklik kombinasyonu hem yüksek güç hem de enerji dağılımının ihtiyaç duyduğu uygulamalar için ideal bir malzemeye sahiptir - otomotiv kaza bariyerleri ve yolcu koruma sistemlerinin gerekliliklerini ortaya koyuyor.
Otomotiv Güvenliğinde Aramid Fiber'in Anahtar Avantajları
Dışsal Kuvvet-Weight Orantılı
Araç yapımında kaydedilen her kilogram doğrudan yakıt ekonomisini geliştirir ve emisyonları azaltırken, aynı zamanda frenleme mesafelerini azaltır ve kullanımları artırabilir. Aramid fiber kompozitler ağırlıkların bir kısmında yüksek dereceli çelikle karşılaştırılabilir güç elde edebilir.Demir bariyerleri için, bu daha hafif, ağır temelleri gerektiren yol yollarının üzerine kurulu olabilir.
Üstün Etki Enerji Abhidrasyon
Bir araç bir bariyer veya başka bir nesne ile çarpıtıldığında, oturmanın anahtarı kontrol edilir. Aramid fibers, yüksek elongasyon nedeniyle (tipik olarak 2-4%) ve fibrillate ( mikrofiberlere rağmen) stres altında, birden fazla mekanizmayla enerji kesintiye yol açabilir: fiber, interfacial debon matrisi ve çelik gibi sert malzemelerle birlikte bu kontrastlar.
Termal ve Alev Direnişi
Aramid fiberler yanmaz veya yanmayı desteklemez; sadece 400 °C (750°F) üzerinde kömür taşımaya başlarlar.Bu özellik, yüksek sıcaklıklar meydana gelebilecek güvenlik sistemleri için çok önemlidir.
Çevre Durability
Aramid fiberler organik çözücülere, yakıtlara ve otomotiv ortamlarda karşılaşılan çoğu kimyasala karşı dayanıklıdırlar. Ayrıca yol tuz ve nemden korozyona karşı da dirençlidir, periyodik yeniden boyama veya yeniden canlandırma gerektiren çelik engellerden farklı olarak. Ancak, aramid uzun süreli UV maruziyetinden bozulmaya karşı hassastır, ki bu da opak kompozit matriks içinde fiberler tarafından azaltılabilir.
Konvansiyonel malzemelerle Karşılaştırma
Aramidin materyal manzaraya nerede uygun olduğunu takdir etmek için, özelliklerini çelik, alüminyum ve karbon fiber ile karşılaştırmaya yardımcı olur - şu anda çökmüş kaza engellerini ve güvenlik bileşenlerini yapar.
- [FONT:0)Çelik: [DÜDÜT:1] Yüksek güç ama çok ağır (düşük -7.8 g/cm3). Bu, yüksek çözünürlükte araç hacmine önemli ölçüde ekleniyor.
- [FONT:0) D:[DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜN: 0,0) DÜŞÜN: [DÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNTÜ
- [FONT:0)Carbon Fiber: [Dönetici:[Dönetici:0) Aşırı güçlü ve sert bir şekilde e-ticaret (1.6-1.8 g/cm3). Ancak, karbon fiber etkisi altında; enerjiyi devirme yoluyla absorbe etmek yerine kırılır.
- [FONT=0)Aramid Fiber:[Dönetici:[Dönetici:0) İçgörü -1.44 g/cm3, daha küçük güvenlik bileşenleri için karbon fiber ile rekabet.
Crash Engelleri Uygulamaları
Crash engelleri, errant araçları yönlendirme veya genişletmek için tasarlanmış kritik altyapı elemanlarıdır. Geleneksel olarak çelik veya betondan yapılmış, yüklemek için ağır ve pahalılar. Aramid fiber kompozitler birkaç avantaj sunar:
Araç destekli Crash Cushions
Karayol bakım araçları genellikle kamyon destekli attanatörler (TMAs) arka uç çarpışmalarından işçileri korumak için taşır. Aramid tabanlı TMAs aynı etki absorpsiyon seviyesini sağlayarak, şarj cihazının ve manevra kabiliyetinin azaltılmasını sağlar. Birkaç üretici şimdi TMAs'de sıkışıp kalmış bileşenler dahil, denge ve yüksek çözünürlükte performansa yol açıyor.
Portre ve Reusable Engelsler
Geçici çalışma bölgeleri için, aramid kompozit kabuklardan yapılan taşınabilir engeller, su veya köpük ile dolu kolayca taşınabilir ve yeniden yapılandırılabilir. Düşük ağırlıkları dağıtım için gerekli olan kamyonlar, aramid kabuklar birden fazla etkiden sonra yapısal bütünlüğü korur ve tutar. Bazı tasarımları hızlı bir şekilde değiştirmesine izin verir, hizmet hayatı ve yaşam döngüsü maliyetleri azaltır.
Sabit Medyan Engelleri
Yüksek riskli alanlarda keskin eğriler veya köprü abutments, sabit çelik engeller sıklıkla kullanılır. Hafif bir köpük çekirdeği ile aramid derileri birleştiren Hibrit engeller aynı kapsayıcılığa ulaşabilir - aynı miktarda MASH standartları için test edilebilir - ağırlık ve gelişmiş enerji absorpsiyonları ile birlikte, ortalama 20-30 oranında aynı şekilde yolcuların çelik bariyerlerini azaltabilir.
Araç Güvenliği Sistemleri Uygulamaları
Gelişmiş Koltuk Kuşları ve Webbing
Konvansiyonel koltuk kemeri, polyester veya plastik iplikleri kullanır. Aramid ipleri daha yüksek güç ve daha düşük ürpertici sunar, yani daha az zaman içinde yayılabilir.Bir kazada, aramid webbing, yüksek performanslı koltuklar için daha tutarlı bir güç sınırlaması sağlayabilir, göğsün şarj riskini azaltır. Aramid-reinforced geri çekilmek için de ilkbaharlar da artar, kemer sıkma sistemleri için taut kalır.
Sonraki -Generation Airbags
Mevcut hava çantaları genellikle silikon veya Reddite ile kaplı olan plastik kumaşlardan oluşur. Aramid kumaşları, piroteknik inflators (gas sıcaklıklar 600°C'yi aşıyor) erimiş veya kaybetmeden daha yüksek gaz çıkışıyla tasarlanabilir ve yolcuların büyük yanlı hava çantalarında daha yüksek basınç ve yolcu atışlarını azaltabileceği sonucuna varır. Aramid tabanlı hava çantaları da daha düşük geçirilebilirlik gösterir.
Occupant Karşılaştırma Dondurma
Modern araçların yolcu güvenliği kafesi, elektrik araçlarında yüksek güçli çelik ve alüminyuma sahiptir. Metal panelleri aramid fiber kompozit sandviç yapıları ile değiştirmek için zemin veya daha iyi inpost direnci elde edebilir, 30-50% kütle tasarruf ederken bu ağırlık tasarrufu, yan etkilere karşı korumak için zemin panellerde de kullanılabilir.
Blast ve Overbas Koruma
Askeri ve güvenlik araçlarında, orta katlanmış kompozitler, patlayıcı cihazların (IEDs) ve toprak madenlerinin iyileştirilmesine karşı koruma sağlar. Fiberler şok dalgaları absorbe eder ve kabin içindeki patlamayı azaltır. Bu teknoloji şimdi yüksek riskli bölgelerde yolcu arabaları kandırır.
Meydanlar ve Sınırlar
Birçok avantajına rağmen, aramid fiber, ana otomotiv güvenlik sistemlerindeki kabulünü yavaşlatan birkaç engelle karşı karşıyadır.
Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet Maliyet
Aramid fiber standart notlar için yaklaşık 20 $ - $ 30, çünkü çelik ve 3- $6 için kilogram için kilogram için $ - $ 40 - $ - $ 30 - $ 60 / kg), bu yüzden orta büyüklükteki bariyerler binlerce metrekare gerektiren bir orta aralıkta oturur, malzeme maliyeti yasaklanabilir. Ancak, ulaşım, yükleme ve bakım dahil - ulaşım, taşıma, bakım dahil - kullanılabilir.
Üretim Kompleksi
Aramid kompozitleri genellikle, kaplamalı kumaş tabakalarını reçine ile döşeme ve onları ısı ve baskı altında tedavi ederek yapılır. Bu, endüstriyel ihtiyaçlar daha hızlı, daha güvenilir bir üretim teknikleridir.
UV ve Moisture Hassasiyet
Doğrudan güneş ışığı altında korumasız, bir yıl boyunca çekme gücünden% 30'a kadar, akrilik veya poliurethanes gibi kaplamalar bunu hafifletebilir, ancak kilo ve maliyet de artırabilirler.
Geri dönüşüm ve End-of-Life
Geri dönüşüm kesicileri zor çünkü genellikle yeniden geliştirilmeyen termoset reçineleri ile bağlanıyorlar, ancak bu süreçler sağlam bir geri dönüşüm altyapısı olmadan, otomatik üreticileri yüksek hacimli uygulamalarda ara sıra dışı olarak belirtilmeye isteksiz olabilirler.
Innovations and Future
Hibrit Kompozitler
Saf aramidin maliyeti ve UV sınırlamalarının üstesinden gelmek için, araştırmacılar cam, basalt veya doğal fiberler gibi diğer malzemelerle aramid elyafları karıştırıyor.Bu hibritler çelik üzerindeki etkisini% 80 oranında azaltabiliyor. Örneğin, bir vinil steroid reçinesi gibi bir kaza bariyer derisi çelikten yapılmış bir deri.
Nanoscale Dondurma
Karbon nanotüpleri (CNTs) veya grafikleren nanotüplüler, hava ve askeri uygulamalar için sıkıştırıcı güçlerini ve interfacial bağlarını geliştirirler. Nanomodified midmid ipleri 20-30% daha yüksek enerji absorpsiyonunu dinamik testlerde, esnekliğinden ödün vermeden sunar. DuPont ve Teijin hem de uzayüstü ve askeri uygulamalar için nano-aramid araştırmalarına yatırım yapıyor ve önümüzdeki beş yıl içinde otomotiv spinleri bekleniyor.
Katkı İmalatı
3D, aramid-reinforced polimerlerin baskısı, pahalı kalıplar olmadan karmaşık güvenlik bileşenleri yaratmanın bir yolu olarak ortaya çıkıyor. Sürekli fiber 3D yazıcılar, belirli yol geometrileri için tam olarak yük yolları boyunca aramid towslar için ara sıra, optimizasyon materyali yerleştirme. Prototip koltuk kemer geri çekilmeleri zaten kaza doğrulama testi ile baskılanmış konutlar.
Bio-Based Aramid Alternatifleri
Çevre endişeleri kısmen biyo tabanlı aramidlerin gelişimini sürüyor. Delaware Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, klasörlerden elde edilen monomerleri kullanarak, kağıt değirmenlerinin atık ürünü için bir atık ürünü oluşturabilirler.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Bir sonraki nesil otomotiv kazasındaki fiber potansiyelinin ve güvenlik sistemlerinin son derece büyük olduğunu. Yüksek güç, ışık ağırlığı, ısı direnci ve enerji absoryonu, geleneksel çelik, alüminyum ve karbon fiber kısıtlamalarının birçok kısmını ele alıyor, daha hafif, daha etkili yol güvenlik altyapısını azaltır. Araç güvenliği sistemlerinde, bizaves ve kompozitler, koltuklarda, koltukların performansını geliştirir ve yolcu bölmeleri, hava çantalarını ve yolcu bölmelerini sağlar.
Ancak, yaygın kabul maliyet, üretim ve dayanıklılık sorunlarının üstesinden gelmek gerektirir. Hibrit malzemelerdeki gelişmeler, nanoreinforcement, katkı üretimi ve biyo tabanlı alternatifler bu sorunları sürekli ele alıyor. Araştırma devam ediyor ve üretim ölçekleri yukarı, aramid fiber, otomotiv güvenlik mühendisliğinin bir temel taşı haline gelmek için hazır. mühendisler için, politika yapıcılar ve tüketiciler için, bu elyafta bir göz tutmak, önümüzdeki yıllarda daha güvenli yollar ve araçlara yollara yol açabilir.
Ayrıca okuma
- [FONT:0)Wikipedia: Aramid Fiber[Dönetici: 1) Kimya, mülk ve uygulamalar hakkında kapsamlı bir genel bakış.
- [FONT:0]DuPont Kevlar® Ürün Sayfası[DÜT:1) - Resmi teknik veri çarşafları ve uygulama kılavuzları.
- [FONT:0]Teijin Twaron®) – balistik ve otomotiv kullanımı için aramid ürünleri kapsayan üretici sitesi.
- [FONT:0)FHWA: Kompozit bariyerlerin Çarpılması[DÜT:1) – ABD Federal Otoyol Yönetimi yenilikçi bariyer malzemeleri hakkında rapor.
- [FONT=0)Araştırma Maddesi: Aramid-Epoxy Kompozits'in Enerji Arasındaki Etkileri[Dönetici: 0,0) – Peer-Rektörlük performansı (BilimselDirect) üzerinde çalışma.