汽车轻量化新思路，异种材料连接新方法

当前，全球多少国家纷纷加强了对于有害气体排放（如温室气体和废气）的法规制定力度，以保护环境和解决公众健康问题。汽车行业试图通过开发高能量密度电池、提高动力系统效率，以及减轻汽车重量，来提高车辆的整体燃油效率。

经研究发现，轻量化技术与燃料消耗有直接联系，车辆重量每减轻10%，燃油效率就会提高约6-8%。燃油效率的提高有助于减少温室气体的排放量，因此，汽车行业一直在积极研究制造轻型车辆的各种方法。

利用激光表面纹理技术改善镀锌高级高强度钢与聚酰胺6之间的粘合，从而可使轻型汽车设计中的接头更坚固、更耐用，提高安全性、性能和燃油效率

实现车辆结构轻量化的方法可分为缩小尺寸或减少部件数量、改变设计和采用新材料（如高强度钢、铝镁合金、碳纤维增强聚合物和复合材料）。近年来，聚合物和复合材料凭借重量轻、价格低的特点，逐渐受到了业界的青睐。但要是这些材料在汽车制造中得到广泛适用，就必须攻克异种材料连接的难题。

近期，首尔国立科技大学的研究人员发现了一种有效提高轻型汽车设计中接头强度和耐用性的新方法。该校Changkyoo Park教授领导的研究小组，通过对镀锌高级高强度钢的激光表面纹理加工技术进行探索，在模拟真实世界应力的条件下，经激光加工后的特定图案可显著提高金属与聚合物接头的性能，对于减轻汽车重量和提高燃油效率至关重要。

这项研究发表在《光学与激光技术》专业期刊上。Park教授解释说：由于金属和塑料的物理性质不同，对于异种材料的粘合，历来具有挑战性。而新方法为两种材料的粘合提供了突破性进展。通过在镀锌高级高强度钢表面刻出不同的激光表面纹理图案，并使用注塑成型技术将其与玻璃纤维增强聚酰胺6（PA6）连接起来，可显著提高接头的机械互锁性和整体强度。

目前，高级高强度钢已经是第三代，相比前面二代产品。新一代产品具有更高的强度和塑性，同时降低了生产成本‌

据悉，研究团队的研究重点是特定的激光表面纹理模式，包括对角线和正交设计，这些模式可显著提高材料的耐磨损性和拉伸剪切强度，最高可达78.9兆帕，远高于通常为25兆帕左右的传统汽车结构粘合剂。这些图案有效改善了镀锌高级高强度钢和聚酰胺6之间的机械粘合，而这种结合在汽车制造中正变得越来越重要，尤其在汽车行业向轻质材料的转变过程中。

实际上，这种技术可以应对汽车行业的一个关键挑战：减轻汽车重量，以达到燃油效率和排放标准。研究结果表明，通过激光表面纹理优化镀锌高级高强度钢的表面结构，可以使塑料材料的接合处更坚固、更耐用，从而更容易在汽车部件中使用塑料，并减轻汽车的整体重量。

Changkyoo Park教授

Park教授说，这一进步在实际应用中具有重要意义，包括提高道路驾驶条件下的安全性和性能。激光表面纹理加工既快又可编程，可在车身和底盘的任何理想接缝处实现高强度和高使用寿命。

Park教授表示，这项研究的潜力不仅限于汽车应用。通过开发更高效的不同材料连接方法，这项研究为航空航天和造船等各行各业的创新开辟了新途径，为全球推动更环保、更高效的技术做出了贡献。

未来，异种金属与聚合物连接技术的普及，将帮助业界加速实现汽车轻量化。并且，这种基于激光工艺的连接技术可同时用于燃油汽车和电动汽车，以提高燃油效率。之后，研究人员将重点关切新方法的安全问题，他们将继续研究以验证金属与聚合物材料连接的坚固性，并考虑道路行驶条件。

高级高强度钢（AHSS）是一种高强度钢，由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体，以不同比例形成的多种复杂多相微观结构组成。与具有铁素体微观结构的传统低碳钢相比，这种复杂的微观结构使其具有出色的机械性能和成型性。

各种类型钢材（包括传统钢材和AHSS等级钢材）的强度延展性

AHSS的特点是具有极高的强度、相对较好的成型性和出色的碰撞性能，因此特别适用于与结构和安全相关的车身部件。与传统钢材相比，AHSS具有更高的强度和更强的抗冲击性能，因此可以通过减薄板材来减轻结构件的重量，同时提高乘客的安全性。