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邁凱倫在F1賽車中采用了可再生紡織纖維制成的部件
導讀：一級方程式賽車制造商邁凱輪(McLaren)與瑞士可持續輕量化專家Bcomp合作，為其車手Carlos Sainz和Lando Norris開發天然纖維增強賽車座椅，這是F1賽車中第一個采用可再生紡織纖維制成的部件。
【塑料機械網 塑料時訊】 一級方程式賽車制造商邁凱輪(McLaren)與瑞士可持續輕量化專家Bcomp合作，為其車手Carlos Sainz和Lando Norris開發天然纖維增強賽車座椅，這是F1賽車中第一個采用可再生紡織纖維制成的部件。通過織物結構優化亞麻纖維的機械性能，可以制造出所需強度和硬度的座椅，并且與碳纖維相比，其二氧化碳排放量降低了75%。
邁凱輪車隊負責人Andreas Seidl解釋說：“天然纖維復合材料的使用是邁凱輪車隊開拓性、復合材料創新的新例證。這一解決方案不僅提供了與碳纖維同等的性能，而且代表著我們在不斷發展的可持續發展計劃中又向前邁進了一步，同時也強調了我們致力于幫助F1將其雄心勃勃的可持續發展戰略變為行動。”
亞麻是一種用途極廣的植物，已有數百萬年的歷史。它與許多生物材料的不同之處在于，它是作物輪作計劃的理想選擇，并且可以在不與糧食作物直接競爭的情況下種植。亞麻是一種不含二氧化碳的原料，其纖維可生物降解。例如，在座椅使用壽命結束時，它可以被磨成一種新的基底材料，或者在沒有殘余垃圾的情況下進行熱回收，而不是終被填埋。
Bcomp專有的powerRibs技術的靈感來自于樹葉背面的細脈，在座椅的一側提供了一個三維網格結構，然后用于加固Bcomp的更佳紡紗和編織亞麻纖維加固織物ampliTex。powerRibs通過將亞麻纖維加捻形成粗紗，作為與之粘合的ampliTex亞麻織物的骨架。
自2019年起，規定駕駛員低體重為80公斤。如果一個司機的體重低于這個數字，就必須使用鎮流器使他們達到低重量。但這種鎮流器不允許被放置在汽車的其他區域，必須位于駕駛員座椅的緊鄰區域內。
邁凱輪F1復合材料工程師Steve Foster解釋說：“隨著2019年新法規的出臺，座椅現在已成為車手體重預算的一部分，因此設計過度。而Carlos和Lando的體重分別為72公斤和68公斤，所以我們有足夠的空間去做這件事。這意味著，如果我們需要的話，可以使用額外的生物復合材料來確保這個安全關鍵部件有足夠的強度和硬度。”
“初的碳纖維座椅設計是由Bcomp進行逆向工程設計的，然后我們對新設計進行了優化和制造。該座椅在季前測試中沒有出現任何問題，我們希望在不久的將來能夠使用Bcomp亞麻座椅進行比賽。”
Bcomp執行官兼聯合創始人Christian Fischer補充道：“我們相信，這個座椅可以作為一個決定性的證明，證明我們的技術已經準備好在賽車比賽中展開競爭。我們與傳統碳纖維相匹配，同時將生態足跡降低了75%，降低了成本，減少了震動，提高了安全性，所有這些都與實現賽車運動和機動性的可持續未來高度相關。”
亞麻不但具有明顯的環境效益，而且其機械性能使其成為一種具有吸引力的可再生高性能復合材料原料。亞麻纖維的管狀結構提供了低密度和高硬度，這為減輕重量提供了機會，同時提高了減震性能，以及抗斷裂、抗扭轉和抗壓性能。
亞麻纖維也比任何同等碳材料輕9%，并提供了5倍的減震效果。更大的減震性和抗沖擊性使天然纖維材料非常適合在車手座椅上使用。它提高了舒適性并減少了駕駛艙內的震動，而震動往往會對車手造成疲勞影響，尤其是在比賽距離內和在有強烈限制的賽道上。
與碳纖維不同，當它斷裂時，不容易發生脆性斷裂和碎裂——Bcomp的powerRibs結構進一步增強了這種特性，使損傷區域變硬并受到限制。Fischer解釋說：“ampliTex和powerRibs的復合材料沒有那么脆弱，雖然仍然會斷裂，但在powerRibs的幫助下，較軟的碎片仍然附著在主體結構上，這有助于分散能量。”
天然纖維復合材料的延展斷裂行為也為其他可能性打開了大門。在賽道上發生的事故中，壯觀但同樣危險的是碰撞產生的碳纖維碎片。它們不僅會給車手帶來直接的危險，而且還因造成刺穿而臭名昭著，讓車手的比賽變得支離破碎。通過在汽車的其他區域使用天然纖維復合材料，例如前翼子板和地板，可以減少碳纖維碎片，從而降低被刺穿的風險。
優勢不止于此。隨著預算上限從2021年開始實施，許多F1車隊將需要在保持和提高性能的同時降低成本——這在一個通常情況下，一個車隊可以在擁有更多資源的情況下追求更多的發展路線，這絕非易事。團隊將不得不更加聰明地工作，與傳統碳纖維相比，Bcomp的ampliTex和powerRibs解決方案可將原材料成本降低30%，這一顯著的節約可以騰出預算，探索其他提高汽車性能的方法。
F1技術總監James Key承認：“隨著預算上限的引入，材料成本將成為一大焦點，使用天然纖維復合材料有可能在這一領域有所幫助。我們正在與Bcomp合作，以確認天然纖維復合材料在某些應用中是可行的、可持續的和經濟的碳纖維替代品，無論是車上還是車外。”
Fischer說：“我們看到的巨大潛力在于汽車的非關鍵、半結構性區域，比如駕駛座，以及車外。”邁凱輪F1復合材料工程師Steve Foster透露，后者才是進一步采用天然纖維復合材料的直接空間。“如果明智地使用，亞麻纖維可以減輕重量和成本，同時保持甚至在某些情況下提高性能。除了汽車本身之外，還有一系列可能的應用，包括維修齒輪、卡車面板、包裝箱、定時支架和模具工具。”
目前，大多數用于制造汽車零件的模具都是由碳纖維復合材料制成，因為它具有低的熱膨脹性。然而，亞麻纖維也具有這一特性，有可能使其成為適合于用標準復合材料制造性能部件的模具材料。因此，即使所生產的零件不是由天然纖維材料制成的，生產它的工具也可以是——這使我們能夠降低模具工具的成本和碳足跡。
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