什么是多材料？

什么是多材料？

2023/05/10

多种材质

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-通过组合不同材料来改进功能-

用科学的眼光来看，
社会关注的真正原因

什么是多材料？

多材料是通过在适当的位置组合或合成具有不同属性的材料而创建的材料和零件，并且可以具有单一材料无法实现的“整体优异的属性”。例如，碳纤维增强塑料（CFRP）是碳纤维与塑料混合制成的材料，是纤维增强塑料的一种。它用于减轻汽车车身的重量，但问题是价格昂贵，仅在一些豪华轿车上使用。可以克服这个问题的一种解决方案是多材料。通过将铝和CFRP结合起来创造出“多材料”产品，可以同时实现减重和降低成本。这样，我们认为多材料技术是一种通过将金属、塑料、陶瓷、复合材料等材料在合适的地方进行组合来提供新性能来提高性能的技术。

什么是多材料？

其实就是熟悉的多种材质

　世界上的一切事物都使用各种材料来建造，包括汽车、建筑物、家用电器和电子设备。例如，通过根据所需用途改进和优化每种材料的物理性能，金属、塑料、陶瓷和木材等材料的功能得到了改善。还有一些复合材料是通过将聚合物与碳纤维等增强纤维和高导热陶瓷粉末等功能性填料相结合而制成的。

　我们相信，多材料技术是一种通过将金属、塑料、陶瓷、复合材料等材料在合适的地方进行组合来创造新性能来提高性能的技术。

　复合材料非常常见，用于钓鱼竿、网球拍、高尔夫球杆等。例如，在高尔夫球杆中，钛和碳纤维增强塑料 (CFRP) 等金属粘合在一起。通过改进，每年都会出现具有改进的飞行距离和性能的新产品。此外，在福利领域，利用多种材料使轮椅变得更轻，可以减轻护理人员的负担，提高被护理人员的安全。通过使用多种材料，我们不仅可以提高功能性，还可以作为可靠的材料和组件提供舒适性并提供安全保障。

汽车开发中引入多种材料

　汽车工业是未来复合材料应用将取得进展的领域之一。二氧化碳₂混合动力汽车、电动汽车和插电式混合动力汽车等车辆的开发旨在减少排放，但自发动机汽车时代以来，减轻车身重量多年来一直是一个持续存在的问题。通过用添加物和结构结构得到改进的高强度钢板替代车身等大型部件所使用的钢材，可以在保持相同强度的情况下减少厚度和重量。此外，铝的比重仅为钢的三分之一，长期以来一直被用作轻量化材料。铝合金现在不仅用于全铝车身的专用汽车，而且还用于一般商用车，以减轻车门、车顶板、前引擎盖等的重量。此外，铝合金与碳纤维复合材料、铝合金与镁合金相结合的多材料部件的发展也令人期待。

　此外，使用氢作为燃料的燃料电池汽车配备了由树脂而不是金属制成的储氢罐，以防止容易爆炸的氢气泄漏。它采用CFRP、GFRP（玻璃纤维增​​强塑料）和塑料的三层结构，多材料结构可防止储罐在发生碰撞时被破坏和危险的氢气泄漏。

多元材料的现状与挑战

　为了使被认为是未来材料的多材料部件真正应用于社会，需要进行多方面的研究和开发，例如提高构成材料本身的功能性和可靠性、建立粘合和粘合技术、所生产的多材料部件的评估技术以及着眼于未来的回收技术。特别是，从碳中和的角度来看，基于通过回收进行资源循环的材料和工艺开发至关重要。

　AIST正在开发一种技术，能够将铝合金（用作各种复合材料并预计会产生大量废料）从废料中回收为高纯度铝合金。 (2024/09/03 新闻稿）

　此外，我们一直致力于开发一种易于成型的镁合金，通过使用卷边工艺（弯曲工艺）将轻质金属镁合金板和铝合金板连接起来，可用于制造由异种金属制成的多种材料。如果以这种方式创建的材料用作建筑材料或汽车的多材料零件，则在处理时可以将每种金属分开。这使得可以轻松回收每件物品。

　有多少材料就可以创造出多少材料，但如果不开发出来并且在社会中使用，那么多元材料就毫无意义。在AIST，我们不仅追求材料的更高功能性和改进粘合和接合技术，而且还开发评估技术，以确保材料和零件可以放心使用。我们希望利用迄今为止通过研究和开发积累的数据，以 AIST 为中心，负责多种材料的开发。