運用在汽車上的新材料
轎車是指用于載送人員及其隨身物品，且座位布置在兩軸之間的汽車。包括駕駛者在內，座位數最多不超過九個。下面是小編為大家整理的運用在汽車上的新材料，僅供參考，歡迎閱讀。
（1）熱電材料
隨著全球工業化步伐的加快，世界性的能源短缺已經成為制約經濟社會發展的重要因素。通過熱電轉換裝置利用余熱、廢熱直接進行溫差發電不但可以有效地緩解能源短缺問題，也有利于減少環境污染。此外溫差發電不需要使用傳動部件，還具有工作時靜音、無排棄物，對環境沒有污染，并且這種材料性能可靠，使用壽命長等優點。
以車載熱電發電機為例，在內燃機中汽油產生的總能量的大約1/4被用于真正地驅動車輪，40%隨排放熱量耗損，30%損失在發動機冷卻過程。這意味著70%的可提供能量被浪費了。2008年美國俄亥俄州立大學開發了一種新型高效摻鉈碲化鉛合金材料，雖然類似的發明并不算新穎，但是此次的這種新型材料的有效范圍卻在450～950華氏度之間，而大多數的汽車引擎溫度恰好在這一區間之內。此外，這種新型材料的轉化效率是目前商業應用熱電材料的2倍。在此研究成果的基礎上，2010年美國能源部可再生能源實驗室在寶馬發動機上測試了汽車熱電發電機，試驗結果表明該熱電發電機能回收尾氣管排出的4%-5%廢熱能，能完全取代車載交流發電機（提供500瓦至750瓦電力），提升整車燃料效率10%左右，而這10%僅僅在美國的通用車輛每年節約超過1億加侖的燃料。
由于熱電效應是可逆的，因此可以在熱電材料上加載電壓來實現制冷。與現行的壓縮式制冷或吸收式制冷方式相比，半導體制冷是靠電子（空穴）在運動中直接傳遞熱量來實現的，因而有如下優點：①不需要制冷劑，無污染、清潔衛生；②無機械傳動部件，結構簡單、無噪聲、無磨損、可靠性高；③通過改為工作電流的大小來調節制冷速度和制冷溫度，控制靈活；④熱電堆可以任意排布、大小形狀皆可根據需要改變等。典型應用包括：半導體冷阱、恒溫槽、紅外探測器、圖像傳感器、計算機芯片冷卻、便攜式冷暖箱、醫學及生物儀器、飲水機、除濕機、電子空調器、集成電路高低溫實驗儀及局部控溫系統。特別需要指出的是熱電材料在國防上的應用，如衛星上的預警用紅外探測器需要在低溫條件下才具有高的靈敏度和探測率，其制冷器要求質量輕和無震動，熱電制冷器是最好的裝備器件。
（2）碳纖維復合材料
碳纖維是一種主要由碳元素組成的特種纖維狀碳材料，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上，具有極高的高比強度和比模量（是指材料的模量與密度之比，是材料承載能力的一個重要指標，比模量越大,零件的剛性就愈大）。
碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成r的結構材料簡稱碳纖維復合材料。簡單而形象的理解就是假設碳纖維是金屬網，把金屬網嵌入到塑料中，那么這種材料就比單純的塑料具有更好地機械性能。
飛機制造商將復合材料應用于民用和軍用航空已有幾十年歷史。空客公司方面，1988年空客投產A320，是第一架全復合材料尾翼的機型。空客最新一代產品A380在研制中使用了創新的玻璃纖維增強鋁材料，與傳統鋁材料相比，重量輕、強度高、抗疲勞特性好，維修性能和使用壽命也得到大大改善，不需要特別的加工工藝。飛機約25%由高級減重材料制造，其中22%為碳纖維混合型增強塑料，3%為首次用于民用飛機的玻璃纖維增強金屬板。A380首次采用了復合材料碳纖維制成的連接機翼與機身的中央翼盒。波音公司方面，1995年波音777型客機也采用了復合材料尾翼。波音787是首次全機身機翼使用碳纖維復合材料代替金屬材料制造的客機。早在2003年3月，波音就向聯邦航空局提交了認證申請，并于2010年4月進行了認證飛行試驗（受制于工藝開發和生產挑戰，波音公司四次提出認證飛行推遲的請求，認證飛行原本應在2008年進行）。2011年8月，波音公司完成了所有要求的飛行試驗，并得到了聯邦航空局的機型驗證。
目前世界高性能碳纖維原絲和碳纖維制備技術主要掌握在日本的東麗、東邦和三菱等企業手中。其他國家正在努力降低碳纖維成本，并將其應用于汽車行業是各國最求的目標，例如：
2009年11月，寶馬與德國西格里集團也簽署了類似的協議，成立合資企業，致力于生產輕量電車和混合動力車用碳纖維復合材料。
2011年2月，奧迪與福伊特簽署協議，致力于實現纖維增強塑料復合材料的工業化量產。
2011年10月，德戴姆勒和日本東麗合資建廠生產碳纖維強化塑料。
2011年12月，通用汽車宣布與日本帝人公司簽署類似的協議，聯合開發碳纖維汽車零部件，據稱開發的這種材料比常規優質鋼要結實十倍，但是重量僅僅是其1/4。
2012年4月福特陶氏合作開發汽車用低成本碳纖維復合材料。
（3）超硬超耐磨材料
單純的水泥做的路不耐磨，人們通常的做法用水泥路面加上又硬又耐磨的鵝卵石，這樣的路就非常耐用。發動機用久了，內部磨損就非常嚴重，如果將“鵝卵石”加入到發動機內部材料設計上呢？
鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領域。但是鈦合金的硬度和耐磨性較差。碳化鈦硬度大，是硬質合金生產的重要原料，并具有良好的力學性能，可用于制造耐磨材料、切削刀具材料、機械零件等。以碳化鈦顆粒（是一種具有非常高硬度的鵝卵石）增強鈦合金，可以顯著增加鈦合金硬度。美國航空航天局采用了碳化鈦顆粒增強鈦合金。試驗表明，增強后的鈦合金硬度增加了26%。
鈦可與空氣中的氧、氮、一氧化碳、水蒸氣等物質產生強烈的'化學反應，在表面形成碳化鈦及氮化鈦硬化層。在鈦合金處于摩擦條件下，表面的這層硬化層磨掉之后，鈦又將發生化學反應生成新的硬化層，周而復始。因此鈦合金的磨損非常嚴重。為了解決這個問題，美國航空航天局與美國空軍研究實驗室聯合開發了一種新技術，在鈦合金上附著一層多壁碳納米管薄膜，試驗表明能夠這層多壁碳納米管薄膜能夠起到很好的潤滑作用。
（4）車內空氣凈化材料
由于車內長期不通風，加上各種裝飾材料和各種家用化學物質的使用，車內空氣污染的程度越來越嚴重。車內有害氣體主要有裝飾材料等釋放的甲醛及生活環境中產生的甲硫醇、硫化氫、氨氣以及各類臭氣等。據有關部門測試，車內空氣中揮發性有機化合物高達300多種，其中對人體容易造成傷害、甚至致癌的就有20多種，極大地威脅著人類的健康生活。隨著人們健康和環保意識的增強，人們對具有光催化凈化室內空氣、抗菌殺毒等功能性綠色環保材料的需求日益迫切，納米二氧化鈦光觸媒的出現為環境凈化材料的發展開辟了一片新天地，也為人們對健康環境需求的解決提供了有效的途徑。
世界上能作為光觸媒的材料眾多，包括二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯、硫化鎘等多種氧化物硫化物半導體，其中二氧化鈦因其氧化能力強，化學性質穩定無毒，成為世界上最當紅的納米光觸媒材料。二氧化鈦的禁帶寬度約為3.0eV，屬于紫外光激發范圍，因此在應用上須以紫外光為光源，才能具有光催化作用。二氧化鈦的粒徑大小亦會影響光觸媒功能，二氧化鈦粒徑大小須在5~30納米范圍內，才具有較好的光催化活性，最佳的粒徑大小約為7納米左右。利用光觸媒材料經紫外光線激發后，進而活化空氣中的水氣分子或氧氣分子形成氫氧自由基或負氧離子，進行氧化或還原作用，以分解環境中的污染物，即可應用于去除空氣中或廢水中的污染物，亦可應用于抑制或滅除附著于表面的細菌，達到抗菌效果。
納米光觸媒在光照下，自身不發生化學變化，卻可以促進化學反應的物質，其功能就象光合作用中的葉綠素。當其吸收太陽光或其他光源中的能量后，粒子表面的電子被激活，逸離原來的軌道，同時表面生成帶正電的空穴。逸出的電子具有強還原性，空穴則具有強氧化性，兩者與空氣中的水氣反應后會生成活性氧和氫氧自由基。活性氧、氫氧自由基能將大部分有機物、污染物、臭氣、細菌等氧化分解成無害的二氧化碳和水。
（5）斥水材料
車主們雨天開車的時候，有沒有因為車窗上的水珠干擾了視線而煩惱呢？有沒有一種玻璃，上面不沾水呢？讓我們先看看大自然中是不是有這種神奇的東西吧。
水黽在水上穩定站立、快速行走歸功于腿部特殊的微納結合的結構效應。在高倍顯微鏡下觀察發現，水黽腿部有數千根按同一方向排列的多層直徑不足3微米的剛毛，這些剛毛表面形成螺旋狀的納米溝槽，吸附在溝槽中的氣泡形成氣墊，從而讓水黽能夠在水面上自由地穿梭。
類似的還有荷葉。
實際上，已經有某些中高檔轎車使用了斥水玻璃，例如凱美瑞2.5及以上車型的前車窗都使用的斥水玻璃。
（6）儲氫材料
隨著人類對可再生能源的重視程度越來越高，氫能作為一種綠色清潔能源具有廣闊的發展前景。目前，限制氫作為燃料用于工業和人類生活中的難點主要是在氫的發生、儲存和運輸等方面還存在問題。科學家們已根據氫的物理化學特性研究得知，若使儲氫材料具有實用價值，必須具備以下特性：儲氫含量高，具有高度的反應可逆性，且可在常溫常壓下進行；具有良好的循環性，而且循環的次數要足夠多；易活化、滯后效應小；具有優良的抗毒性能。此外，在研究設計時還應注意要盡量滿足比重小、能量密度高、制造工藝簡單、安全等特性。由于目前人類科學技術水平的限制，還未能發現能同時滿足上述多數條件的儲氫材料，因而其應用也受到了很多限制。
20世紀60年代，材料王國里出現了能儲存氫的金屬和合金，統稱為儲氫合金，這些金屬或合金具有很強的捕捉氫的能力，它可以在一定的溫度和壓力條件下，氫分子在合金（或金屬）中先分解成單個的原子，而這些氫原子便“見縫插針”般地進入合金原子之間的縫隙中，并與合金進行化學反應生成金屬氫化物，外在表現為大量“吸收”氫氣，同時放出大量熱量。而當對這些金屬氫化物進行加熱時，它們又會發生分解反應，氫原子又能結合成氫分子釋放出來，而且伴隨有明顯的吸熱效應。別看儲氫合金的金屬原子之間縫隙不大，但儲氫本領卻比氫氣瓶的本領可大了。具體來說，相當于儲氫鋼瓶重量1/3的儲氫合金，其體積不到鋼瓶體積的1/10，但儲氫量卻是相同溫度和壓力條件下氣態氫的1000倍。
迄今為止，在已發展的稀土金屬系（AB5型）、鈦系（AB型）、鋯系（AB2型）和鎂系（A2B型）儲氫合金中，鎂系合金是很有發展前途的一種。鎂基合金儲氫原理是氫氣吸收過程中鎂納米顆粒與氫氣相互作用，形成氫化鎂；氫氣釋放過程中，氫化鎂分解成鎂與氫氣。但是金屬鎂化學性質非常活潑，容易與水和氧氣發生化學反應，從而使得儲氫效率變得極低。為了解決這個問題，2011年美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發了一種新技術，研究人員用一種選擇性透過有機聚合物將鎂納米顆粒包裹起來，這種有機聚合物的特點是能選擇性地讓氫氣分子自由進出，而將氧氣和水分子隔絕在外。研究結果表明，該技術無需使用重金屬做催化劑，且儲氫密度較高（氫氣重量能達到總重量的4%），沖入氫氣的速度較快（能在200°C條件下，在30分鐘內充滿）。
（7）金屬玻璃
研究人員發現，當對液態金屬快速冷卻，即金屬的原子還沒有時間排列整齊就冷卻成固體了，這樣形成的金屬材料稱之為金屬玻璃。如果說鋼鐵等晶態固體的原子排序好比列隊整齊的閱兵式陣列，那么玻璃等非晶態固體的原子排序就像是王府井大街上熙熙攘攘的人群。
1960年加州理工學院的科學家們首先發現了金屬玻璃（又稱非晶合金），金屬玻璃既有金屬和玻璃的優點，又克服了它們各自的弊病（玻璃易碎，沒有延展性，而金屬硬度和耐磨損性能不佳）。金屬玻璃兼有玻璃、金屬、固體和液體的某些特性.比如:金屬玻璃是迄今為止最強的材料之一，一根直徑4mm粗的金屬玻璃絲可以懸吊起3噸的重物；將它浸在強酸、強堿性液體中，仍能完好無損；具有接近陶瓷的硬度卻在一定溫度下能像橡皮泥那樣的柔軟、像液體那樣流動。
由于金屬玻璃的形成需要大于106K/秒的冷卻速率，使得形成的合金呈很薄的條帶或細絲狀，因而限制了這類材料的應用范圍，同時也影響了對其許多性能進行系統、精確的研究.尋求具有很強玻璃形成能力，大塊狀金屬玻璃一直是非晶物理和材料領域科學家們追求的目標，并為此做出了艱苦的努力。由于大塊金屬玻璃具有耐磨、抗疲勞、抗腐蝕等優良的性質，在汽車發動機、傳動系統等具有廣闊的應用前景。
（8）真菌泡沫
美國EcovativeDesign公司用農作物副產品和菌絲體像培育蘑菇一樣生產可輕易降解的新一代無公害包裝材料，有望完全替代以石油為基礎的塑料泡沫，可用于汽車保險杠、門、屋頂、發動機托架、儀表板和座椅等等。
（9）燒結稀土磁體
稀土材料對風力發電機、純電或混合動力汽車等新能源裝備制造業至關重要。小型的燒結稀土磁體就可以提供強大的磁場，使得制造商能夠制造出更小更輕的發動機。美國電子能源公司與特拉華州立大學合作開發出新型燒結稀土磁體制造工藝，提高電阻率30%，可在發動機高速運轉的情況下降低發動機能源損耗。
（10）自愈合材料
仿生學的一個重要趨勢是非活體結構材料在被剪切、撕裂或破裂時，能夠具有自我修復的能力。這類材料能夠在沒有外界人力干預的情況下修復損傷，并給予產品更長的使用壽命。車主們也不用為車子掛了劃了感到煩惱了，到太陽下曬曬，就能自動修復，神奇嗎?
（11）石墨烯
石墨烯是一種只有單層原子厚度的平面二維結構，由碳原子六邊形（蜂窩結構）緊密排列構成。
石墨烯的力學性引人矚目，它是人類已知強度最高的物質，比金剛石更堅硬，強度比鋼鐵還要高100倍。一片石墨烯能夠承受相當于一頭大象的重量。計算結果顯示，一頭大象需要站在鉛筆的末端，才能憑借體重刺破石墨烯片。假如利用石墨烯制造輪胎，也許開一百年也不需要更換輪胎，更沒有爆胎的危險！
（12）形狀記憶材料
這種形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。1932年瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到"記憶"效應，盡管這種合金開發迄今不過幾十年，但由于其在各領域的特效應用，正廣為世人所矚目，被譽為"神奇的功能材料"。
不久和更遠的未來，在校準、振動控制、智能夾緊、扭矩傳遞、觸覺及轉向系統領域、光熱控制、自我修護涂層和零部件以及智能輪胎上大有可為。
通用汽車公司研發中心執行總監Alan I.Taub說：“我們希望零部件都可以采用形狀記憶合金移入車內。”比如：車門鎖、車窗、風擋雨雪刷以及液體噴射器。“通常我們用電機、電纜、操作桿或校準器等移動零部件，”Taub說：“現在我們更喜歡通過加熱鎳-鈦形狀記憶合金進行這一操作。記憶合金可以替代常規校準器，成本更低、重量更輕，需要的零部件及耗費的能源都更少。它還能讓我們將動力設備與零部件打包配置。”
吉尼亞理工大學工程師DanielJ.Inman認為：可自行加熱的螺栓，配備了“加熱便還原（heat-to-recover）” 形狀記憶合金制成的墊片，能夠快速拆卸，重新安裝。多年來，Inman及其同事一直致力于自緊固螺栓系統。在這個系統內有“一個微縮芯片”監視螺栓張力，如果感覺到螺栓松動，就會電阻加熱激活形狀記憶合金墊片，將螺栓緊起。
（13）變色材料
還在為買車時選錯顏色而苦惱嗎？還在為車子顏色看膩了而郁悶嗎？還在為車子顏色單一無法滿足你張揚的個性而焦躁嗎?未來這些困擾著你的問題都會因為一種材料而解決，這就是變色材料。
通常把在外界條件作用下能發生顏色改變的材料稱為變色材料。變色材料通常按照所受的刺激方式分為光致變色材料、熱致變色材料、電致變色材料和溶劑致變色材料4類。
變色材料已經在我們周圍了，例如現在有的墨鏡就是一種光致變色材料，陽光越強，墨鏡越深。還有小時候玩過的變形金剛，狂派和博派的標志，也是一種熱致變色材料。
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