摘要：汽车工业一直试图转向纤维素基复合材料，因为它们具有高模量、高强度、易于改性、污染少、重量轻等特性。这些天然纤维在自然界中以农业废弃物的形式大量存在，例如甘蔗蔗渣、棉短绒、稻壳等。天然纤维由于上述优点，现在大范围的应用于汽车以外的行业。使用天然纤维的主要障碍是，1）耐热性，2）兼容性问题和适度的界面相互作用等。
本文综述了纤维素纤维基聚合物复合材料在汽车应用中的潜力。特别是，这篇综述侧重于加入天然纤维对汽车车身、防侧倾杆、保险杠、板簧、螺旋弹簧和齿轮性能的影响。
本文的另一个重点领域是对其在汽车领域的最佳应用进行了广泛的回顾，列出了有关纤维类型及其在特定汽车领域的使用的详情信息。发现天然纤维基聚合物复合材料能成为汽车领域人造合成纤维的有效替代品。
下面，我们将接着上期内容来讨论天然纤维在防侧倾杆，齿轮，以及其他应用领域的应用，以及它们在未来的发展趋势等内容。
K.Umanath等人[80]研究了使用菠萝叶纤维垫作为钢板弹簧的材料。低密度、低加工成本、广泛的可获得性以及对健康和环境的最小影响都鼓励了它们在普遍的使用的核心部件如板簧中的使用。因为菠萝纤维不致癌，不会导致癌症风险，工业已经用它来制造慢慢的变多的部件，最显著的是板簧。另一种能够替代传统合成材料的材料是环氧树脂。据观察，当与催化剂混合时，环氧树脂产生粘度通常较高的反应产物，但可进一步加工以相应降低粘度。环氧树脂的这一特性有助于板簧或任何其他使用它的部件的整体粘度和收缩率81].
Rajendran等人[82]检查了基于抗拉强度等因素，杨氏模量等。菠萝纤维在其竞争者中名列前茅，并被发现适合用于汽车应用，如板簧[83].
MM Shokrieh等人[84]分析了使用玻璃纤维增强的环氧树脂复合材料(统称为“E玻璃/环氧树脂纤维”)来代替传统上用于大规模制造钢板弹簧的钢材。根据两种方法对钢板弹簧进行了试验有限元分析，然后它被一个优化的复合材料弹簧取代，板簧的几何形状是最重要的。对复合纤维的实验根据结果得出，弹簧宽度和厚度的轻微改变可以使复合弹簧可承受与钢板弹簧相同的载荷条件，并且重量减轻约80%。还检查了共振不会阻碍材料的改变，因为复合钢板弹簧的自然频率比钢板弹簧的自然频率高得多，并且也不在会导致共振的道路频率范围附近[85].
Ravi Kumar V .等人[86]在静载荷情况下测试钢板弹簧并计算应力和偏差，然后应用有限元分析技术。为了减轻车辆重量，考虑了天然纤维环氧树脂材料，并且用天然环氧树脂和E-玻璃纤维材料设计了单个复合材料板簧，该板簧受到诸如不同载荷条件、不同铺层方向角和层压板厚度等的限制。通过实验结果，能得出结论，所有可能会影响材料的因素和应力都在允许的范围内。当这种天然纤维环氧树脂被用来代替钢板弹簧时，还观察到75%的重量减轻[87,88]. 图8显示了由黄麻、E玻璃纤维和环氧树脂组成的复合材料制成的板簧。这些材料中的每一种都有一些独特的品质，现在能够最终靠将它们混合在一些计算好的成分中一起使用。
在当今可用的各种弹簧中，螺旋弹簧是在许多不同的机械系统中起及其重要的作用的弹簧之一[90]。螺旋弹簧对于抵抗和减少约束或负载或属性(如冲击、振动、重量、碰撞等)很重要[91]。这种弹簧被用于许多汽车机械系统，因为它有助于减轻重量，最终有助于节约能源和提高车辆性能[92].Kumar女士等人[93]检查使用复合聚合物制造螺旋弹簧结构的材料减轻了它们自身的重量，使得总系统比以前更轻，但是这并没有减少它在给定的机械系统中可以承载的重量或负载。
Renugadevi K等人[94]比较了E-玻璃纤维螺旋弹簧和牛角瓜（Calotropis gigantea）纤维螺旋弹簧，发现高纤维体积可提高机械性能，而低纤维体积会降低性能。这项研究还发现，35%的纤维体积易于产生理想的机械性能。CG纤维有助于减轻重量，这是E玻璃纤维弹簧的一个优势。螺旋弹簧是汽车机械系统的重要部件之一，这将是一个很有趣和广泛的领域，需要用聚合物复合材料对其进行改进。图9显示了用NaOH处理的复合螺旋弹簧，以改进和提高其结构质量和性能。
齿轮是汽车ECO的重要组成部分之一；它通常用在所有负载和速度下的功率、扭矩和运动传输。CM Meenakshi等人[95]发现齿轮是天然纤维聚合物最有前途的应用之一。对需要低功率的机械系统，如齿轮泵、凸轮滚子、汽车驱动轴等，聚合物齿轮优于金属齿轮，因为它们具有许多优点，如重量轻、成本低、良好的阻尼阻力、更好的耐冲击性能拉伸载荷无声操作，最小化润滑，等等。
几种天然纤维有几个优点，有助于改善齿轮的不一样的性能。夏等[96发现直接用洋麻纤维增强聚酯和粉末活性炭对电磁信号吸收有影响，但也有导致低机械强度的不利方面。但是他注意到使用混合氮化硼和天然纤维会有所改善导热性.
Ramesh等人[97]，经过研究之后发现，使用剑麻或玻璃纤维能大大的提升拉伸载荷下的性能。另外，Ramnath等人[98发现香蕉和黄麻混合复合材料表现出性能的提高。最后，Saxena等人[99]，经过广泛审查后发现，就环境安全(低CO2排放)、成本、密度和可再生性而言，植物纤维是合成纤维的更好替代品。图10包含由不同复合材料制成的齿轮，每种材料都具有独特的特性，有助于取代传统材料。
天然纤维纳米纤维素潜力巨大，不仅在汽车工业中有应用，在医药、建材、包装等别的行业中也有应用。
MNF·诺拉希姆等人[100]发现这些纳米纤维素复合材料主要用作玻璃、碳纤维聚合物、钢，铝金属等。用于汽车零件，如门板、行李箱衬垫、防侧倾杆、保险杠、座套等。
天然纤维确实是汽车工业的未来，但是阿布·巴卡尔等人[101]发现，到目前为止，我们已看到用天然纤维增强的聚合物的使用激增[102],调查了两种类型的聚合物复合材料, 热固性和热塑性塑料，并发现其在汽车行业的应用分别增加了15%和10%。MNF·诺拉希姆等人[105]发现包裹邮递(Parcel Post)是一种需求量最大的热塑性聚合物。聚丙烯具有许多特性，如可回收性、设计灵活性、低成本、低密度等。，这使得它最适合汽车零件，如保险杠，煤气罐，地毯纤维，电缆绝缘等。
贝莱恩·萨尼尼·马尔基等人[106]研究了从巴西亚马逊植物茎中提取的纤维(也称为Ubim纤维)的物理性质。发现这些纤维具有期望的性能，是成本有效的，并且对于作为增强聚合物复合材料的应用也给出了积极的结果，所述增强聚合物复合材料是生态友好的并能用于民用建筑材料，根据该结论可以推断，Ubim纤维也能够适用于汽车应用中经受相比来说较低振动水平的部件。
Thuany E. S. de Lima等人[107]研究了亚马逊天然纤维，发现这些纤维的密度相比来说较低，因此复合材料的最终重量降低。还发现这些纤维具备优秀能力的拉伸强度，这证实了它们在汽车应用中的用途。
Andressa Teixeira Souza等人[108将纯环氧纤维与卡拉胶纤维增强的环氧复合材料作比较，观察到增强的复合材料显示出比纯样品明显地增加的冲击能量。
Afonso R.G. Azevedo等人[109]研究了瓜鲁曼纤维(Guaruman fiber)与水泥基混合时的用途。它可以以模具的形式间接用于汽车行业，用来生产汽车中使用的一些零件。这种纤维在汽车行业有很大的研究空间。Raphael Henrique Morais Reis等人[110]使用(Guaruman fiber)检查防弹性能并发现改进的结果，这表明瓜鲁曼纤维(Guaruman fiber)能用来车辆中经受较高振动的区域。Raphael Henrique Morais Reis等人[111]对瓜鲁曼纤维(Guaruman fiber)的研究和实验根据结果得出，瓜鲁曼纤维(Guaruman fiber)具有更高的更理想的拉伸强度，并且由于相比来说较低的微纤丝角而更具内聚性。这些结果清楚地表明了瓜鲁曼纤维在汽车领域的应用。
Andressa Teixeira Souza等人[112]研究了卡拉胶纤维增强的环氧复合材料，发现通过在环氧复合材料中混合30%体积的卡拉胶纤维，弹性模量总伸长率和拉伸粗糙度倾向于以积极的方式增加，因此最终的复合材料具有更优异的性能，能成为汽车领域中传统使用的天然纤维的优异替代品。
edwillson gon alves de Oliveira Filho等人[113]研究了酒椰纤维，发现酒椰纤维与聚酯的混合提高了复合材料的杨氏模量和整体刚度，这一结果能作为研究酒椰纤维及其与用于汽车领域的其它纤维的增强的非常有力的基础。
纤维素带来的进步纳米纤维(CNF)是无限的，但也有自己的一系列挑战。在工业水平上，它通常需要极其高的生产成本和能量消耗。已经有许多尝试来解决这个问题，但是没有一个像使用过热蒸汽预处理那样，可以减少纤维素纳米纤维的生产成本和时间[114].
另一个问题是它对相容剂。理论上，LCNF(含木质素的CNF)是CNF的最佳替代品，因为它对环境的影响最小，同时产量高，生产成本低。熔融混合，然后喷射造型法在没有相容剂和表面处理的情况下，可用于在高熔点技术热塑性塑料中制造纤维素纤维复合材料[115]。使用湿的、高固体含量的CNF溶液结合精细的熔融共混方法来制造改进的聚乙烯基纳米复合材料。CNF不需要预干燥，这在过程中节省了时间和成本的官能化也可以使用表面官能化技术如醚化、酯化等来完成。以便利用CNF聚合物复合材料的特性。
Jorge s等人[116]陈述了重量损失的百分比、降解温度，甘油三酯和粘弹性性质(储能模量、损耗模量和阻尼因子)是最常见的热性质。有不同的因素影响这些性能，例如纤维和基质类型、填料的存在、纤维含量和纤维取向、纤维的化学处理、制造工艺和负载类型。
根据热重量分析法J. Neto等人进行的分析表明，与聚酯基复合材料相比，基于环氧树脂的混合复合材料在热性能方面更加稳定[117].
为了解决现有的问题，未来对纳米纤维素基材料的研究必须纳入许多因素，如仿生学、数学建模、人工智能(AI)和基于机器学习的算法。对于同质和按需纳米纤维素的使用，新的生产方法如增材制造还是应该研究3D打印[118,119].
本综述旨在展示天然纤维在汽车车身和主要汽车部件中的应用，如保险杠横梁和防侧倾杆。本文讨论了在汽车车身部件、保险杠和防侧倾杆中决定使用天然纤维的关键因素，以及为验证天然纤维在汽车应用中的使用而进行的各种测试。通过上述文章，可以得出结论，到目前为止，天然纤维的使用仅适用于车辆的内部部件或性能要求较低的区域，如行李箱和内门板，并且由于其优异的吸声性能，还适用于一些内部区域的隔音。
对基于纤维素的纤维的当前应用的回顾清楚地表明，这些纤维的纯形式仍然不足以用于替代传统使用的材料，因为其局限性远远多于其优点。用合成材料加固可当作一种替代方案，但它也有局限性，包括刚性不足以用于高性能领域，不能完全消除可回收性和适当降解性的问题。因此，需要对纯纤维在汽车工业的低性能和高性能领域的使用进行广泛的研究。
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