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健康汽车引领材料应用变革
2024年18期 发行日期:2024-09-18
作者:■ 浙江吉利汽车集团有限公司 李智

  汽车是人们出行的必要交通工具之一,而车辆的健康与安全是影响客户购买汽车的关键因素。以下结合国家法律法规及新材料新技术的发展和消费者的喜好等因素,从整车内饰的角度来分析和探讨健康汽车的设计发展趋势。

安全是汽车的基本前提

  传统内燃机汽车经过一百多年的持续进步,其安全技术已经在实践中得到反复验证。但电动汽车的大规模应用还没有在实践中反复验证,存在许多不确定性,无论是续航里程焦虑、自燃风险挑战、高压漏电风险、基础设施配套、还是保险费率上涨、残值较低等,与传统内燃机汽车相比存在许多可改善的空间。当然,同时这也是电动汽车企业及能源企业的商业机会。

  所谓的汽车性能与安全科技就是汽车企业不断挑战物理极限的科技,也是汽车企业追求性能、配置、成本,以及挑战最优应用组合极限的科学探索,这种能力的形成需要实践的总结和时间的沉淀。根据目前人类所掌握的物理学知识,电动汽车如何与内燃机汽车展开全价值链竞争,并取得全面胜利,还存在不确定性,需要在很多领域持续寻求技术突破。

  党的二十大报告将“健康中国”作为我国2035年发展总体目标的一个重要方面,汽车行业积极响应,近年来不断加大健康汽车的研发力度。尤其以汽车的材料健康和安全尤为关键,汽车材料的环保化、阻燃特性及抗菌特性都是健康汽车的关键特性。

汽车内饰的绿色化

  “节能、环保、安全”是汽车发展永恒的主题,车内空气质量作为汽车环保、安全的重要方面,必将深刻影响消费者的购车理念。

  近期不断有消费者投诉车内异味及刺激性气味难以消除的现象发生,其中不乏知名的豪车品牌。2011年,国家环保部出台了《乘用车内空气质量评价指南》( gb/t 27630—2011)提出指导性要求;2016年1月22日,发布gb/t 27630—201x《乘用车内空气质量评价指南》征求意见稿,该标准将替代gb/t 27630—2011,并由推荐性标准变为强制性国标,同时对相应条款进行了修改,对部分污染物限值进行了调整。

  国家又相继出台gb/t 30512-2014 汽车禁用物质要求(elv)和《汽车产品回收利用技术政策》等法规,推进了汽车内饰环保化的进程。

  伴随着这一发展趋势,各大整车企业成立了相对应的管控部门和流程,纷纷推出了“绿色汽车和绿色制造”的理念。在国家强制性法规的推动和整车企业责任心的助力下,绿色环保化的汽车内饰将得到快速发展。

  1.汽车内饰材料的阻燃特性

  新能源汽车碰撞后起火,甚至非碰撞状态下的自燃现象,一直是横亘在车企和消费者之间的一道隐形的墙。电池起火比汽油起火更难扑灭,且复燃率较高,这也是新能源汽车起火备受关注的重要原因之一。

  除了交通事故、底部碰撞等情况,与电池相关性最大的起火诱因为电池热失控。动力电池的热失控是在使用过程中温度上升的不可控现象,因为一些不当的充电行为,包括在使用过程中发生的底部托底、剐蹭、长时间泡水等,都可能触发动力电池热失控。基于报告和数据分析,笔者还原了一辆车在发生电池热失控后的大致情况:从热失控到起火的间隔如果在5分钟内,车内最高温度将达到437℃。而如果可将间隔延长至5分钟以上,车内最高温度可降低至85℃,意味着逃生成功率大幅提升。正因如此,我国规定所有国产新能源汽车的动力电池,一旦发生热失控引发的起火,间隔时间至少要达到5分钟。动力电池内部由100多个电池单体组成,若某个单体破损,要保证不会发生热扩散和蔓延,从而保障车内人员安全。

  阻燃材料的选用将是降低热失控及自燃的关键因素。因此,汽车内饰需满足gb 8410汽车内饰材料燃烧特性的要求,以及客车内饰材料的燃烧特性gb 38262—2019等标准,选择阻燃材料如云母片、陶瓷等材料将极大地提升汽车的阻燃特性。

  2.汽车材料的抗菌特性

  疫情之下,“健康”成为影响消费者购车的新标准和新风向。汽车厂商们也不遗余力,从车规级cn95空调滤芯到高抗菌性内饰材料,全方位为汽车赋予更鲜明的“健康”属性。抗菌材料并不陌生,几千年前人类就已经学会从动物、植物中提取天然抗菌剂制造抗菌材料,比如埃及木乃伊所使用的包裹布就是抗菌材料很典型的应用。随着人类对自然科学的不断探索,尤其是生物化学技术的飞速发展,现代抗菌材料越来越多地出现在人们的生活中。其中,最常见的当数银离子,除了银离子抗菌冰箱、洗衣机、水杯、鞋袜等,世界上超过半数的航空公司都在运用银制滤水器,很多国家的游泳池也是采用银离子净化,足可见其应用范围之广。

  银离子的杀菌效果是酒精的60000倍。当水中银离子含量达到0.01×10-6时,就能够完全杀死水中的大肠杆菌,并可保持长达90天内不繁衍出新菌丛。值得一提的是,银虽然属于重金属,但也是人体组织内必要的微量元素之一,微量的银并不会对人体健康造成任何威胁。强大的杀菌、抑菌能力,让银离子成为汽车内饰抗菌材料的最佳选择之一。吉利“全方位健康汽车”就是在内饰表面添加纳米银离子材料来实现抗菌功效的。相比普通银离子,纳米银离子的粒径更小,与外界的接触面更大,能够在更低浓度下表现出更强烈的杀菌、抗菌性。同时,纳米银离子的渗透性更强,数分钟内就能杀死金黄色酿脓菌、葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓假单胞菌等多种致病菌,以及皮肤癣菌等真菌在内的650多种致病菌,达到广谱抗菌的效果。经过广东省微生物研究所的专业科学检测,吉利“全方位健康汽车”的内饰中方向盘、把手、换挡球头、按键等日常驾驶常常会接触到的部件,均能够满足国标抗菌率>99%的ⅰ级要求,甚至达到抗菌率99.9%近乎无菌的状态。图1为吉利抗菌方向盘。

健康座舱

  1.清新空气座舱

  健康座舱的认证由清新空气座舱、抗菌防霉座舱、健康选材座舱、电磁洁净座舱、低噪隔音座舱五个维度组成,综合考量了车内外污染物的全方面防护性能。

  清新空气座舱考评的是车内空气质量综合性能。影响车内空气质量主要有两大因素,一是车外污染空气的入侵,二是汽车内饰产生的挥发性有机物。要保证车内空气质量,就要控制空气滤清系统,防止车外污染空气的入侵;另一方面就是绿色环保的零部件和内饰材料的使用。

  吉利汽车全程植入了“生态造车”的环保理念,精选无异味软质面料、水性胶、水性止振板等更优质原材料,从源头上杜绝污染。同时按照行业最严格的工艺要求加工,内饰原料生产前采用加热蒸发异味,生产成型后进行二次加热或通风蒸发异味,再加上独有的地毯除甲醛、发泡负压舱处理等措施,车内有害物质检测结果最高优于国家标准26倍,为用户打造出了零异味的大座舱。图2为吉利iaps智能空气净化系统示意图。

  2.抗菌防霉座舱

  抗菌防霉座舱考评的是车内防菌性能。由于车辆内处于一个相对密封的环境,是细菌病毒滋生的温床,灰尘、人体汗液、皮质等污垢非常容易附着在内饰材料的纤维上。这些污染物不仅会产生有害病菌,而且会与外来微生物作用,从而对人体造成影响。

  吉利全面抗菌方向盘采用了有机复配抗菌剂,并通过它对病毒表面的蛋白质进行变性破坏,阻止其嵌入人体细胞,进而实现抗菌作用,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌等生活中常见的细菌均有抑制作用。同时,全面抗菌方向盘还具备强大的“自洁净”功能,不仅能实现方向盘表面的长效抗菌,而且能够抑制手上的细菌,犹如车内自带“免洗手的消毒液”。通过以上措施,抗菌率超99%的吉利全面抗菌方向盘实现了从源头抵御病菌入侵。

  3.健康选材座舱

  健康选材座舱考评的是汽车用车和制造工艺是否无害。例如在制作工艺中有可能会使用到镍、铅、定塑化剂、烷基锡化合物和溴等有毒有害物质,如果长期接触这些物质,会引发健康风险。

  吉利银河e5在选材上匠心独运,全面采用了行业领先的环保内饰材料,包括但不限于:高品质水洗棉前围隔音垫,ssd环保水性阻尼板以实现绿色减震,双组分高效吸音棉门板显著提升车内静谧性,以及抗菌超纤pu方向盘,确保触感舒适且健康安全。

  4.电磁洁净座舱

  “买房远离高压线、变电站”的言论流传已久。为此,世界卫生组织早在1996年便设立了“国际电磁场计划”。新能源汽车配备的车载电子电器设备越来越多,尤其是大里程电池的运用,功率和电压大幅提高,其健康风险备受关注。

  电磁洁净座舱考评的是车内的电磁辐射防护设计。车辆中的电子器件叠加起来所形成的复杂电磁辐射环境可能对健康产生危害,通过测量不同工况,车内不同区域,人体各部位的辐射量,来评定是否超过规定限值,是否会对人体健康造成影响。

  吉利汽车作为行业首家取得中汽研华诚认证《汽车乘员佩戴植入式医疗器械电磁防护认证》001号证书的车企,以技术推动安全标准全面升级。其神盾电池安全系统做到了领先的细胞级电磁防护,全场景、全天候的安全守护,不忽视任何一个人,引领新能源汽车安全理念与标准全面升级。

  5.低噪隔音座舱

  低噪隔音座舱考评的是车内噪音强度。通过模拟使用情况,对车辆的路噪、胎噪、风噪等高频音,零部件等共振产生的共鸣噪等低频音噪音强度进行评价,综合考量车内的声音环境是否对驾驶和健康造成影响。

  汽车噪音主要来自四个方面,即发动机噪音、风阻噪音、道路噪音及车辆自身的振动。为了降低噪音,车辆设计师必须在这些方面均做出优化。吉利银河l7使用了先进的nvh(即噪声、振动与粗糙度)降噪技术,有效地减少了这些噪音。高效的隔音材料能够吸收和隔断外来的噪音,确保宁静的车厢内环境。

  随着时代的发展,越来越多的新能源汽车被广大消费者所青睐,人们对汽车的需求也随之增高。安全是汽车产品的设计基石,抛开安全的产品设计都是不负责任的。随着汽车新四化的发展,人们对汽车的要求不断提升,车辆的属性不仅要满足客户的基本安全,更要满足客户身心需求。因此,汽车的健康与安全属性将是未来汽车产品设计的趋势之一,与此相关的材料将迎来新机会。

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