化学、汽车行业和共享经济

为符合新法规的要求并满足需求,汽车制造商依靠科学来解决难题。

通过化学实现的自动化创新

自 T 型车问世以来,汽车行业当前的发展势头空前迅猛。不仅汽车本身发生了改变,在共享经济的影响下,人们使用汽车的方式也发生了巨大的变化。如此一来,数十年来一直使用的技术和材料已经不再能满足人们的需求。

道路规则改变

对美国人而言,拥有一辆自己的汽车曾是独立的标志,现在这种思想也已落伍。事实上,普华永道 2015 年的调查发现,57% 的美国成年人认为,使用权就是一种新的所有权。1 还有一个例证可以进一步证明这一点,某家大型汽车共享服务公司每年以 10% 的速度增长,该公司报告称其 10% 的会员在加盟后便淘汰了自己原有的汽车。2

此外,燃油效率标准也在不断提高。现在,美国环境保护署 (EPA) 法规要求提高汽车续航里程,该数值从 2017 年的 36.6 mpg(每加仑 36.6 英里)增加到了 2025 年的 54.5 mpg(每加仑 54.5 英里),因此汽车工程师需要在发动机和底盘方面做出大幅改进。

要满足这些新需求,还需要对汽车材料和设计方面进行重大改革。幸运的是,化学为此带来了全新的解决方案。

新的道路规则

由于法规要求提高续航里程并降低尾气排放量,这为新型发动机所使用的材料带来了严峻考验。制造商通过缩小发动机尺寸,增用涡轮增压器提高了燃油效率,但是,发动机转速高达 300,000 rpm,并且必须在更高的内部压力和温度下运行,而发动机的空间通常较为狭小,通风和冷却条件有限。

此外,为了满足更严苛的噪音标准和更高的空气动力要求,制造商不得不缩小发动机舱尺寸,而这导致散热效果降低。

为了帮助汽车制造商实现更高效率,并且维持产量,科慕研发了多种产品,让汽车可以在实现原有大型耗油发动机性能的同时,又能减少维护需求。

共享经济下的汽车维护

除了新的法规要求,目前汽车行业还面临着其他不断变化的需求。大多数汽车每天平均仅使用 48 分钟。3 但是,共享服务汽车每天可能需要运行几个小时,其故障风险也因此增加。这是个非常棘手的问题,因为共享服务汽车通常必须由流动人员进行现场维护。

令人欣慰的是,汽车制造商延长了共享服务汽车的计划维护间隔时间(从 2013 年到 2015 年增加了 8.8%),这令问题变得稍微简单了一点。4 但是,汽车制造商多半选择具有腐蚀性化学物质的合成油来实现可靠性的提升。如此一来,会加快消耗共享服务汽车的使用寿命,尤其是密封圈和垫圈,因为这些部件必须能够在各种工作温度条件下抵抗此类化学物质的侵蚀。

汽车共享服务仿真实验

用更坚韧的材料应对更严苛的环境

60 年前,我们的专家发明了 Viton™ 氟橡胶来专门应对此类严苛应用。Viton™ 解决方案能够在 -34 至 226 ℃(-29 至 439 °F)的温度范围内提供良好弹性,并且保持完整的密封效果。Viton™ 即使接触合成润滑油(脂)和其他腐蚀性化学物质(包括燃油和动力总成油液),也能保持原有特性。“汽车中使用的所有油液必须尽可能减少粘度,以便降低摩擦力,尽可能延长维护周期。”Viton™ 氟橡胶全球产品经理 Anton Soudakov 如是说。“这些合成油液包含可能腐蚀密封圈和垫圈的化学物质,因此,与以往相比,所有这些部件必须具有更高的化学物质耐受性。”

同时,所有发动机部件还必须能够承受由于缩小发动机尺寸和提高效率而导致的更高工作温度。对于这个问题,Viton™ 也能派上用场,它可以在高达 226 ℃ (439 ℉) 的温度中保持其固有弹性。它还可以承受涡轮增压器的灼热环境,以及如今发动机舱缩小造成的炙热温度。即使在这样严苛的条件下,Viton™ 也能维持密封圈正常密封,从而满足日渐严格的排放标准。

“汽车行业变化迅猛,这对发动机所用的材料提出了更高的要求。”Imbert 表示。“工作温度越来越高,内部压力也不断增加,化学环境变得更加严苛。但我们希望借助 Viton™ 和其他高性能配方,在未来几十年成为汽车行业的重要合作伙伴。”

阅读 Chemical & Engineering News(《化学与工程新闻》)探索更多趣闻,了解其他行业如何利用化学实现全新高度的创新。

1 来源:https://www.pwc.com/us/en/technology/publications/assets/pwc-consumer-intelligence-series-the-sharing-economy.pdf
2 来源:http://www.zipcar.com/press/releases/millionmembers
3 来源:http://newsroom.aaa.com/2016/09/americans-spend-average-17600-minutes-driving-year/
4 来源:http://www.automotive-fleet.com/channel/maintenance/article/story/2016/03/car-maintenance-report-part-two.aspx