科创中国

行业领域

新材料产业

需求背景

研制一种高性能聚合物复合材料，用以替代铝合金轮毂，该种复合材料应具有较好的强度、韧性、抗冲击、抗刮擦性，同时方便一次性模压成型

需解决的主要技术难题

材料选择：选择合适的复合材料是轻量化轮毂技术的关键之一。复合材料通常由纤维增强材料和基体材料组成，如碳纤维增强聚合物复合材料。但是，不同的材料具有不同的特性和成本，并且在强度、刚度、耐磨性等方面存在差异。因此，如何选择合适的复合材料以实现轮毂的轻量化和高性能是一个技术难题。

设计和制造过程：复合材料轮毂的设计和制造过程具有一定的复杂性。在设计方面，需要考虑轮毂的结构强度、刚度和振动特性等因素，以确保其满足使用要求。在制造方面，涉及到纤维预浸料的层叠、固化和后续加工等工艺步骤。如何优化设计和制造过程，提高复合材料轮毂的质量和性能是一个具有挑战性的技术难题。

结构可靠性：复合材料轮毂的结构可靠性是一个重要的考量因素。受到外界载荷和环境条件的影响，轮毂可能会受到疲劳、裂纹扩展和失效等问题。复合材料的疲劳行为和损伤机制与传统金属材料不同，因此需要对其进行详细的疲劳和可靠性分析，以确保轮毂的结构安全性。

成本因素：复合材料的成本通常较高，这限制了复合材料轮毂的广泛应用。从材料的制备、成型到后续加工和维修，都需要投入较高的成本。因此，如何降低复合材料轮毂的制造成本，提高生产效率，是一个需要解决的技术难题。

期望实现的主要技术目标

轻量化复合材料轮毂

a.密度：≤***；

 b.载重：静载***，动载***，极限12t不损坏；

          c.耐热：≥70℃；

          d.耐磨：抗砂石磕碰；

          e.环境适应性：抗老化，耐臭氧，光照，雨雪，盐雾等；

          f.使用寿命：≥8000公里。

需求解析

解析单位：“科创中国”天津中科院先进科技成果技术转移转化专业科技服务团（天津中科先进技术产业有限公司） 解析时间：2023-08-30

吴正斌

天津中科先进院

院长

综合评价

描述清晰，高新能复合材料是一类具有高性能、高强度、轻质、耐腐蚀等特点的材料，其开发涉及多个领域的研究和创新。需要根据应用需求，选择合适的基础材料和增强材料，如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷等，以及合适的基体材料，如聚合物、金属等。在设计并合成复合材料的结构和组分的前提下，确定材料的比例、层叠方式等。这涉及到材料的物理性能、化学性质等方面的考虑。同时要考虑开发适用于高新能复合材料的加工工艺，包括成型、固化、热处理等步骤。要考虑如何将基础材料和增强材料有效地结合在一起，以及如何控制复合材料的微观结构。

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