在最近30年，社会和政治方面的环境意识急剧增长对汽车工业产生很大影响。除了优化发动机燃料消耗外，在总体观察汽车发展时，像再生友好、无有害物质材料、环境友好的制造方法等生态学问题起着重要作用。
（1）材料指令和损害环境材料的替代材料 工程材料开发的挑战是在没有恶化材料使用性能或不会提高制造成本前提下采用环境友好的材料。
自2003年7月1日以来，按EU-RL2000/53/EG指令禁止在新车和备件上使有含有铅、汞、镉、铬（Ⅵ）。自2002年6月改变的该指令附录Ⅱ，在汽车上为防腐蚀，不再允许使用含铬（Ⅵ）的镀（涂层）。自2007年7月1日起，对重量达3.5t的汽车，铬（Ⅵ）的极值不允许超过2g[10]，只要铬的下限值不超过0.02μg/cm2，则认为是无铬的[11]。
同样，在制造零件和汽车时禁止使用卤化碳氢化合物或使其严格低于限值。
根据EU-RL2000/53/53/EG指令，应对含有铅、汞、镉、铬（Ⅵ）的零件做标记和定期更换，以避免燃烧或储存这些零件。
很早以来，汽车上对环境有害的材料已被环境友好的材料替代，如无石棉制动器和离合器摩擦衬面以及密封、空调设备的无FCKW制冷介质、无镉的塑料稳定剂、车身用的环境友好的水溶漆。使用弥散胶或一次注塑技术（见9.2.4小节）。为减少车内有害物质辐射，这期间还采用粘接仪表板的TPO泡沫薄膜以及无气味、无有害物排放的聚合物。
除了对早先汽车的一些指令要求外，在设计汽车零件材料时要注意有害物在车内的排放限值。由于环境意识、健康意识和质量意识的不断提高，有害物的排放应尽量少。检测有害物排放有各种方法。其中一个方法是按VDA 278标准检测挥发性有机组分（VOC—Volative Organic Components）值。主要检测轻质、易挥发的气态碳氢化合物。另一个方法是按VDA278标准检测雾值（Fog-Wert），它表示汽车内的不易挥发的碳氢化合物的成分有多高。还要按VDA 275标准采用甲醛气瓶法检测有害物排放。所有的检测方法应在汽车停放2天进行检测，因为有害物排放与零件储存时间有很大影响。除了用上面所说仪器测量外，不能低估人们主观的嗅觉感觉。从事嗅觉判断的专家可查明，新车的气味到底怎样，汽车是否满足用户对它的质量要求。
（2）使用重新成长的原料 较长时间以来，在汽车上使用更多的、有不同矩阵的自然纤维材料。它是至今在汽车工业上已知的、在重新成长的原料基础上的材料，如充有聚丙烯的木材粉末（HM-PP—Holzmehl gefülltes Polypropylen）或木材纤维成型材料（HFFS—Holzfaser-formstoffe，它是在热固性塑料基础上的带粘结剂的木材纤维）。
重新成长的原料首先用作车内框架承载件、行李舱内衬板支架或商用车上封闭的充电室。
除用于车内空间外，还在汽车外饰范围的零件上尝试使用以重新成长的原料为基础的材料。纤维的准备使用常规的或少许修改的纺织机[3]，在以热塑性塑料基础上的模具系统上大部分使用复合毛毯，它是自然纤维和聚丙烯纤维的混合物（混合比质量分数从30%与70%到50%与50%）。为补偿自然纤维质量的较大波动，经常制造不同纤维的混合物。另外还有目的制造对力学性能有特别要求的混合物[4]（图9.2-36）。
图9.2-36 各种纤维力学性能比较
（资料来源：FH Reutlingen，应用研究所）
如果热固性塑料用作矩阵材料，则除早已知道的聚酯树脂和环氧树脂体系外，最近还使用聚氨酯体系。在纤维方面，目前使用亚麻纤维、西沙尔麻、洋麻。在这组硬纤维中主要使用西沙尔麻[5]。
根据零件的几何形状和所用的材料体系采用如挤压法、成型法等已知的制造方法。带自然纤维增强材料的注塑法目前还没有批量应用，只是在试验中。其问题是制造时较高的载荷，导致纤维预先损伤[6]。日前已批量使用的较新的方法是聚氨酯喷射法。这时用机器人将快速反应的聚氨酯喷在自然纤维网两边，接着马上在一定的压力和温度下在冲压模具中硬化[7，8]。
自然纤维材料的优、缺点可归纳如下：
+比玻璃纤维密度低。
+降噪性能好。
+抗断裂性好。
+非石化产品，燃烧时不会增加总的CO2排放。
-吸水（约可达15%）。
-有味。
-质量波动。
虽然有这些缺点，纤维材料仍是材料谱中的有益补充，而且在汽车的很多应用方面挤压传统材料。
（3）改善再生份额 目前，以重量计约有75%的废旧车（1987年制造或更早一些时间）再生。至少是全部的金属材料（如钢、铸铁）和非金属材料回收。在这些材料中，将它们在粉碎机中粉碎、分类，接着在炼钢厂、再熔冶炼厂再生。余下的25%“粉碎的轻组分（SLF—Shredderleichtfraktion）”则储存。它们中约有1/3为塑料，也有玻璃、合成橡胶、木材、脏物。(www.xing528.com)
欧共体每年要产生8～9百万吨废旧汽车垃圾，需按规定清除。其目标是：远离垃圾，垃圾再利用，使用不再利用的部分垃圾。
基于这一原因，欧洲议会在2000/53/EG指令中要求汽车生产厂家承担义务，至迟到2006年1月1日，废旧汽车利用和再利用至少要达到汽车平均重量的85%。至迟到2015年1月1日，废旧汽车利用和再利用每年至少要提高到汽车平均重量的95%。要解决这个要求在于建立相当于金属再生的闭式的金属循环过程。一般有效的循环能力公式在汽车工业中得到验证。利用下述公式可粗略确定零件或组件的循环能力（KE—Kreislaufeignung）[14，18]：
如果KE≥0.8，零件或组件进入闭式的金属循环过程。为达到按材料品种分开，需要一定的拆卸成本。目前，汽车生产厂家都进行零件或部件拆卸分析（通过拆卸分析可进行整车结构分解和利用）。拆卸分析提供被拆卸汽车可达到经济再生份额的重要信息，指出新结构的优化潜力。为实现零件更好的再利用，建议避免使用不友好材料之间的粘接连接，并保证拆卸工具能接近它们。同样，人们力图使用无卤化物的防火剂和印制电路板，并用再生友好和环境友好材料替代，各种涂层和漆或它们的总重量应减至最少。与内部再生标准或VDA2243-1标准和欧洲再生标准“为再生设计（DFR—Design for Recycling）”一起组成可实现合适再生和汽车经济开发的基石。“再生三角”表示了再生的重要内容（图9.2-37）[9]。
人们看到，塑料再循环利用提高到占整个汽车塑料质量分数的12%。它是不断放开再生循环利用和不断致力于“单材料方案”的结果。如保时捷Boxster仪表板和保时捷911卡雷拉MJ97/MJ04车型上塑料已转换为“全聚丙烯方案（All-PP-Variante）”，这是在零件开发时定下来的。
图9.2-37 汽车再生三角
（4）能量利用 在“粉碎的轻组分（SLF）”中的高塑料质量分数自动地指出热利用的路径。在大多数情况下，严厉的能量利用标准涉及物质再生，因为燃烧所需的初级能源（如石油、天然气、煤等）的数量可用SLF替代或减少，或在炼钢时用作还原剂（“冶金再生”）。
这种能量利用的方法主要障碍不在于在工程上很少掌握，更多的则在于缺乏环境政策的认可。在很多情况下，这种解决方案仍受到限制。
图9.2-38概要性表示由VDA设计的废旧汽车利用方案[1]。
图9.2-38 废旧汽车利用的VDA方案
（5）生态平衡/能量平衡 在建立生态平衡时主要要考虑所有与环境有关的物质流动和能量流动，相互权衡、相互平衡并给出最终评价[12]。为此而提供的模型特别复杂和费时，所以在汽车工业中人们集中在能量平衡法上（图9.2-39），它对生态平衡有重大影响[1]。
能量平衡是一种很有效的工具，它可以评价与专门的零件或组件相连的各种材料（图9.2-40）[3]。可以联想到的是至今汽车上的系统边界在未来要延伸到汽车总成（车身、动力装置等），或甚至延伸到整个汽车[2]。
作为一般认可的能量平衡法和客观可比性的前提是必要的透明性和可实施性，但至今尚未达到。但作为内部比较，并不反对采用能量平衡法。在当前，在开发汽车框架内，它对在材料选择、工艺选择方面已经作出有价值的贡献。
图9.2-39 材料循环过程的总能量平衡原理
图9.2-40 生产和利用不同保险杠支架的CO2排放值
其他参考文献
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