McLaren, Bcomp 在 F1 赛车座椅中使用天然复合纤维

据总部位于英国的迈凯轮公司称，最近一项可能进一步改变赛车运动及其他领域的开创性突破是一种天然纤维赛车座椅，被认为是第一个由可再生纺织纤维制成的一级方程式 (F1) 汽车部件。

与可持续轻量化制造商 Bcomp（瑞士弗里堡）合作，据称为 Carlos Sainz 和 Lando Norris 制造的新型赛车座椅通过织物结构优化亚麻纤维的机械性能，开发出具有所需强度和刚度的座椅，但与与碳纤维对应物相比，二氧化碳排放量减少了 75%。同样，与第一款采用碳纤维硬壳式底盘的汽车——迈凯轮 MP4/1 相比 1981 年的一级方程式 (F1) 赛车，据说至今仍对赛车设计产生重大影响 - 亚麻纤维价格便宜得多，可减少振动，提高安全性，并且是更可持续的替代品。

“天然纤维复合材料的使用是迈凯轮开创性复合材料创新的最新例证，”迈凯伦 F1 车队负责人 Andreas Seidl 解释道。 “该解决方案不仅提供了与碳纤维相当的性能，而且代表了我们不断发展的可持续发展计划又向前迈进了一步，同时强调了我们致力于帮助 F1 将其雄心勃勃的可持续发展战略付诸行动。”

“几十年来，F1 一直是一个技术创新实验室，不仅改变了赛车运动，而且改变了汽车行业及其他行业，”迈凯轮 F1 技术总监 James Key 补充道。 “这项运动必须继续发展越来越环保的选择，我们对天然纤维复合材料的开发和应用是我们如何加速这一旅程以及朝着更清洁的移动方式不断发展的一个例子。”

McLaren 指出，亚麻主要用于生产亚麻布，是一种用途极为广泛的植物。此外，亚麻是一种二氧化碳中性原材料，其纤维可生物降解。例如，在座椅寿命结束时，它可以被磨成新的基材或热回收而不会产生残余废物，而不是最终被填埋。

受到叶子背面细纹的启发，据说 Bcomp 的专有 powerRibs 技术在座椅的一侧提供了 3D 网格结构，然后用于增强 Bcomp 的纺纱和编织亚麻纤维增强织物 ampliTex。通过将亚麻纤维捻成粗纱制成，据说 powerRibs 是粘合在它上面的 ampliTex 亚麻织物的骨架。

据迈凯伦 F1 车队称，原碳纤维座椅设计由 Bcomp 逆向工程，新设计由迈凯轮优化制造。然后该座椅在季前测试中没有出现任何问题。

“可持续性和脱碳是一个全球性问题，很高兴看到赛车运动采用碳替代品，为大规模移动应用中的广泛采用铺平道路，”Bcomp 首席执行官兼联合创始人 Christian Fischer 表示，与迈凯轮团队的观点相呼应。 “迈凯轮在复合材料和可持续性方面一直是这项运动的先驱。与这样一个享有盛誉的品牌合作感觉就像是完美的搭配和莫大的荣幸。”

那么，与汽车的其他部件相比，迈凯轮为何一开始将天然纤维制成轻质且可持续的赛车座椅？

据该团队称，根据当前的 F1 技术规则，他们看到了在汽车这一领域使用该技术的明显机会。迈凯轮车队表示，自 2019 年起，车手的最低体重要求为 80 公斤。此外，如果驾驶员的重量小于该重量，则必须使用压载物使他们达到最小重量。但是，与其将这种镇流器放置在汽车的其他区域（这可以改善重量分布），不如将其放置在驾驶员座椅的直接区域内。

“随着 2019 年新规定的推出，座椅现在构成了驾驶员体重预算的一部分，因此它被过度设计，”迈凯轮 F1 首席复合材料工程师史蒂夫福斯特解释道。 “卡洛斯和兰多的体重分别为 72 公斤和 68 公斤，因此有足够的空间来做到这一点。这意味着，如果我们需要，可以使用额外的生物复合材料来确保这个安全关键组件具有足够的强度和刚度。”

McLaren 补充说，这种足够的强度和刚度是由于亚麻纤维的管状结构，据说可以提供低密度和高刚度，提供了减轻重量的机会，同时提高了振动阻尼，以及抗断裂、抗扭转能力和压缩。该团队补充说，亚麻纤维的重量要轻得多，比任何等效的碳材料轻 9%。

“当我们说‘明显更好’时，我们的意思是由于 Bcomp 的 ampliTex 亚麻织物和 powerRibs 技术，性能提高了五倍，”该团队说。更大的振动吸收和抗冲击性使天然纤维材料非常适合用于驾驶员座椅。它提高了舒适度并减少了驾驶舱内的振动，这会对车手产生疲劳影响，尤其是在比赛距离上，尤其是在具有激进路缘石的赛道上。

亚麻纤维的安全性增强进一步使其成为迈凯轮眼中的改进。据说，当它确实断裂时，与碳纤维不同，它不容易发生脆性断裂和碎裂。 “ampliTex 和 powerRibs 的复合材料不那么脆弱，虽然它仍然破裂，但在 powerRibs 的帮助下，较软的碎片仍然附着在主要结构上，这有助于消散能量，”Fischer 解释道。据说韧性断裂行为在 F1 赛车的其他方面也显示出希望，包括前翼端板和地板，因为它可以减少碎片和在赛道上碰撞时被刺破的风险。

此外，由于将在 2021 年引入预算上限，许多 F1 车队将需要在保持和提高性能的同时降低成本。迈凯轮团队表示，团队将不得不更聪明地工作，与传统碳纤维相比，Bcomp 的解决方案将原材料成本降低了 30%，显着的成本节约可以腾出预算来探索其他提高汽车性能的方法.

“我们在汽车的非关键、半结构化区域看到了巨大的潜力，例如驾驶员座椅以及车外，”Fischer 说。 Foster 透露，正是后者，进一步采用天然纤维复合材料的直接范围真正所在：“当智能使用时，亚麻纤维可以减轻重量和成本，同时保持甚至在某些情况下提高性能。除了汽车本身，还有一系列可能的应用，包括坑齿轮、卡车面板、包装箱、计时台和模具工具。”

McLaren 团队表示，由于有如此多的潜在应用，天然纤维复合材料赛车座椅才刚刚开始。 “这个座椅是天然纤维复合材料在 F1 中成功应用的第一步，”Seidl 总结道。 “通过与 Bcomp 合作，我们可以确定其他组件，我们可以用具有相同重量和性能的可持续替代品替换这些组件。在实现碳中和的竞赛中没有灵丹妙药。相反，我们必须不断评估我们汽车和运营的每一个元素，以确定我们可以提高性能、提高效率和减少环境影响的方法。”