汽车遇上形状记忆合金是怎样的体验？

2012-08-11 行业资讯 AI汽车制造业

　　4D打印，准确地说是用一种能够自动变形的材料制造零件，然后，只需将其放入一定的环境中，不需要连接任何机电设备，它就能按照产品设计的样子，自动伸缩变形成相应的形状。

　　先来看一组4D打印动图

　　下面这个视频中的案例，展示了这种材料从打印到形变的整个过程：

　　视频中，麻省理工大学和新加坡科技设计大学的工程师对复合材料4D打印与可塑形状记忆聚合物（SMP）进行了研究。SMP是一种热敏聚合物，它可以在弯曲或暴露于极端的压力的条件下，以不同的方式成形，而在受热环境刺激下可以恢复原来的形状。

　　当汽车遇上形状记忆合金

　　4D打印最关键的是形状记忆合金Shape Memory Alloys（SMA）。迄今为止，业界已发现了十几种形状记忆合金材料，其中在工业上有实用价值的有Ni-Ti合金、Cu 基合金、Fe 类合金等。由于它具有形状记忆、自动作功、超弹性、节能、热敏等特殊性能，引起了工业界广泛的重视。

　　那么，当汽车遇上形状记忆合金，将会有什么故事发生呢？

　　SMA所具有的记忆和温度特性，当然首先是可用于汽车上多种调节器的新型热敏元件。当然，这也同时推动了新型制动器的设计。

　　汽车温控器是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。在现有的技术中，汽车温控器是利用石蜡的热膨冷缩来进行控制的，存在动作滞后、加工易熔化等问题。如果利用记忆合金弹簧来实现温控器的开启和闭合，所有问题都将迎刃而解，非常方便！

　　在汽车制动器上安装储能装置，可以把浪费的能源进行回收, 用于下一次的加速。这样, 既能降低油耗, 又有益于环境保护, 减少废气排放和噪声。这种装置的储能元件可由SMA来做，它可以储存超弹性材料SMA的应变值所允许的机械能。

　　丰田汽车采用钛镍系形状记忆合金制成散热器面罩活门。其工作原理是：当发动机室内温度低于设定温度时，形状记忆合金弹簧呈现压缩状态，活门关闭，当发动机室内温度高于设定温度时，弹簧呈伸长状态，活门打开，冷空气导入发动机室内。

　　在水冷式发动机上，为避免风扇带来的负面问题，通常都需要配套风扇离合器。风扇离合器主要有硅油式、电磁式等几种形式。由于SMA具有感温、驱动两种功能, 同时又可以从工作环境吸收热能，所以可用其取代离合器中的自动系统，这样使整个系统的结构简化，成本大幅度降低。SMA还具有非常好的耐腐蚀性能，所以不需要设置保护装置。