摘要:新型材料助力飞行汽车/eVTOL发展,包括碳纤维及复合材料、CF/PEEK材料、特种环氧树脂、铝合金及铝锂合金、钛合金和智能材料。这些材料能减轻重量、提升性能,满足复杂工况要求,市场潜力巨大,部分技术尚待成熟。

有哪些适用于飞行汽车/eVTOL的新型材料?(图1)

碳纤维及碳纤维复合材料   

特性:碳纤维是一种含碳量高达90%以上的无机高分子纤维,具有密度小、强度高、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀、易加工等特性,其强度一般为钢的35倍,而密度仅为钢的四分之一。   

应用优势:能在保证飞行汽车结构强度和安全性的前提下,大幅减轻车身重量,从而延长飞行距离、增加续航时间、提升飞行速度和燃油效率等,对于飞行汽车的性能提升至关重要,是目前航空航天领域广泛应用的关键材料之一,也被视为飞行汽车机体轻量化的核心材料。

市场情况:据罗兰贝格预测,到2050年全球飞行汽车数量将激增至98,000辆,小丝束碳纤维到2050年需求量为29.4万吨,市场空间将扩大至28.1亿元人民币。国内的中复神鹰、光威复材等企业在碳纤维生产领域已取得一定成果,部分产品性能达到国际领先水平,可满足飞行汽车相关需求。

有哪些适用于飞行汽车/eVTOL的新型材料?(图2)

CF/PEEK材料

特性:CF/PEEK是碳纤维增强聚醚醚酮复合材料,聚醚醚酮(PEEK)本身具有优异的机械性能、高温稳定性、耐化学腐蚀性和耐磨性等,与碳纤维复合后,进一步提高了材料的强度和刚度,同时保持了良好的韧性和抗疲劳性能。    

应用优势:这种材料可用于制造飞行汽车的关键结构部件,如机身框架、机翼、起落架等,能够在减轻重量的情况下,依然确保部件具备良好的承载能力和使用寿命,满足飞行汽车在复杂工况下的使用要求。    市场情况:目前该材料尚处于研制阶段,随着研究的深入和技术的成熟,有望在未来的飞行汽车制造中得到广泛应用。 

有哪些适用于飞行汽车/eVTOL的新型材料?(图3)

特种环氧树脂及复合材料 

特性:特种环氧树脂经过改性和增韧后,具有良好的粘结性、耐腐蚀性和机械性能,与碳纤维等增强材料配合使用,可制成高性能的复合材料。    

应用优势:在飞行汽车中,可用于制造一些对强度和耐久性要求较高的部件,如桨叶等,其良好的性能能够保证部件在高速旋转和复杂受力情况下的可靠性和安全性。    

市场情况:惠柏新材等公司已在特种环氧树脂的改性与生产方面取得了一定进展,如自主研发的“环氧树脂IPN增韧技术”等核心技术,使其产品能与碳纤维更好地结合,可应用于无人机、汽车轻量化等领域,并已开始向飞行汽车用碳纤维复合材料领域延伸 。 

有哪些适用于飞行汽车/eVTOL的新型材料?(图4)

铝合金及铝锂合金  

特性:铝合金具有密度低、强度高、加工性能好、耐腐蚀等优点,铝锂合金则是在铝合金基础上加入锂元素,进一步降低了密度,同时提高了比强度和比模量等性能。   

应用优势:可用于飞行汽车的一些非关键结构部件或内饰件等,在保证一定性能的前提下,有助于降低成本和减轻重量,提高飞行汽车的经济性和实用性。    

市场情况:铝合金在汽车和航空领域已有广泛应用,技术成熟度高,供应稳定。随着对材料性能要求的不断提高,铝锂合金等高性能铝合金材料的应用也将逐渐增加。 

有哪些适用于飞行汽车/eVTOL的新型材料?(图5)

钛合金   

特性:钛合金具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀等优良性能,其强度可与高强度钢相媲美,但密度仅为钢的60%左右。    

应用优势:适用于制造飞行汽车中对强度和耐腐蚀性要求极高的部件,如发动机零部件、关键连接部位等,能够在恶劣环境下保证部件的可靠性和使用寿命,提升飞行汽车的整体性能和安全性。    

市场情况:钛合金在航空航天领域应用广泛,但由于其成本较高,限制了其在一些大规模生产的民用产品中的应用。随着技术的进步和生产工艺的改进,钛合金的成本有望逐渐降低,从而在飞行汽车中的应用也将更加广泛 。

有哪些适用于飞行汽车/eVTOL的新型材料?(图6)

智能材料    

特性:如形状记忆合金、压电材料、电致变色材料等,具有感知外界环境变化并做出相应响应的特性。    应用优势:可应用于飞行汽车的机翼、尾翼等部位,根据飞行速度、气流等条件自动调整形状,以优化飞行性能;还可用于制造智能蒙皮,实现对飞行汽车结构健康状况的实时监测等,提高飞行汽车的智能化水平和安全性。    

市场情况:智能材料的研究和应用尚处于发展阶段,目前在一些高端航空航天领域已有初步应用,随着技术的不断成熟和成本的降低,将为飞行汽车的发展带来更多创新应用。

有哪些适用于飞行汽车/eVTOL的新型材料?(图7)

综上所述,新型材料对飞行汽车/eVTOL的发展至关重要。碳纤维及复合材料、CF/PEEK材料、特种环氧树脂等能显著减轻重量、提升性能;铝合金及铝锂合金、钛合金则各具特色,满足不同部件需求。智能材料更赋予飞行汽车感知与响应能力,提升智能化水平。这些材料市场潜力巨大,部分技术虽尚待成熟,但已展现出广阔应用前景。随着技术进步和成本降低,新型材料将在飞行汽车制造中发挥更大作用,推动其性能提升、成本降低和智能化发展,为人类出行方式带来革命性变革,助力飞行汽车从梦想走向现实。图文来源网络,部分图片AI创作,内容仅供学习参考,无商业用途。(文/飞行汽车 feiauto