采用Zoltek碳纤维的太阳能汽车即将亮相2021年美国太阳能挑战赛

来自美国Principia College的太阳能汽车 solar car团队正在为今年夏天即将举行的2021 年美国太阳能挑战赛做准备,为了迎接比赛,该团队正在打造全新的太阳能汽车 Ra XI,在此前公司已经完成十代太阳能汽车的研发。

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Principia College第10代太阳能汽车

7月19日,该项目成员Chris Strong通过公司网站向正好位于其河对岸的Zoltek公司表达了谢意,为了满足激烈的竞争,太阳能汽车必须尽可能的采用最轻、最坚固的材料制造,而Principia College 研制的太阳能汽车选用了Zoltek公司碳纤维来提高汽车的强度。

复合材料是太阳能汽车的最佳材料

复合材料在太阳能汽车中之所以获得广泛使用,是因为它们具有高的刚度与重量比,并且用途广泛,足以形成非结构面板或太阳能汽车的高应力组件如底盘。在重量是一个关键问题的比赛中,复合材料是必不可少的。

幸运的是,成熟的复合材料加工工艺使其容易整合到他们的太阳能汽车中。一旦制成了这些零件,就可以使用专业知识和材料有效地将复合材料与汽车中的其他材料(例如铝或钢)集成在一起。

复合材料的一个奇妙地方是如何将它们与芯材结合在一起,以生产出非常坚固轻巧的面板。基本上,将复合层压板放置在芯材(如泡沫或nomex-蜂窝)的任一侧。通过在芯体的两侧隔开两个复合材料层压板,面板的强度大大提高,甚至太阳能汽车的高度结构化零件(例如底盘)也可以用复合材料夹芯板制成。

与面板相关的制造技术是折叠式的。复合面板保持不变,保持平坦和坚硬。但是,通过除去层压板中的一小条带,而不是从蜂窝状芯材另一侧的层压板上,可以将板沿除去的条折叠。此技术类似于将一张平纸折叠成盒子或其他形状。折叠后,可以将复合支架粘结到折叠的接缝上,以使面板保持其形状。

在某些情况下,复合材料类型的选择可能很关键。当需要高刚度时,碳纤维通常是最佳选择。在太阳能汽车中,大部分的车身/壳体、有时甚至意味着底盘、隔板和肋骨,所有这些都由碳纤维面板制成。

芳纶纤维虽然不那么坚固,却非常坚韧,最重要的是,与碳纤维不同,它是不导电的。因此,芳纶可用于制造电池盒。一个关键的注意事项是,芳纶是太阳能电池位于其上的顶部壳体的最佳选择。尽管可以期望采用电绝缘的太阳能电池封装和顶部外壳,但某些太阳能电池在导电碳纤维外壳上短路并破坏自身的风险仍然很高。

由于不使用碳纤维,顶壳的刚度损失可以通过额外的支撑肋轻松弥补。最后,玻璃纤维也是不导电的,因此可用于与芳纶类似的应用,但需要注意的是在这些应用中,高刚度不是首要条件。

免责声明:本文转载自@碳纤维及其复合材料技术    ,不代表CompositesPlus的观点和立场。

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