用于汽车扰流板的编织型智能软复合材料

用于汽车扰流板的编织型智能软复合材料

智能材料是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料，该种材料被认为是改善汽车、飞机等空气动力学的极具前景材料。本研究将一种智能材料即编织型智能软复合材料应用于汽车扰流板的后缘处，这不仅增加了汽车的动感性，而且可以有效地提高汽车的操纵稳定性。

编织型智能复合材料的组成如图1所示。首先将形状记忆合金丝（SMA）在长度方向上定位在织机上；然后将玻璃纤维与SMA线垂直地交织；最后将制造的编织结构与聚二甲基硅氧烷（具有各向同性的软聚合物）组合，并在温度可控的烘箱中固化。在固化复合结构之前，将附加的玻璃纤维织物层层叠在编织结构上，并要使SMA线嵌入的活性层偏离中性面定位。其中，SMA丝用作执行器以实现结构的变形，并且由于玻璃纤维具有各向异性性质,因此可以通过改变纤维的铺设方式来控制变形的方向。

图2为利用智能材料设计的汽车扰流板，软变形车辆扰流板由两部分组成，一部分由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）制成的刚性部件，其用作固定前缘；另一种是编织型智能软变形结构其用作能够变形的后缘。为了加大车辆和地面之间的动态抓地力，扰流板的尾部边缘设计成垂直向上翘动。

为了分析变形扰流板相比于刚性扰流板的优势，将它们在相同条件下做了风洞试验。试验结果表明，所提出的编织型智能软变形结构扰流板能够进行较大的变形，且能自行恢复到其原始形状，同时可以承受扰流板周围气流所施加的外力，使车辆在高速直线或转弯的情况下抓地性能提高，保证了车辆安全性。

刊名：Composites（英）

刊期：2016年第86期

作者：Min-Woo Hana et al

编译：杨晓帆