“一代新材料、一代新汽車?！边@是曾經(jīng)國際汽車界對新型材料一種形象說法。事實(shí)上，這不僅適用于過去，未來同樣如此。
在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的推動下，智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化正日益成為汽車行業(yè)發(fā)展的新趨勢。新的趨勢和新的變革，離不開眾多高科技新興材料工程的支撐，且在國際汽車界諸多專家對未來電動汽車技術(shù)發(fā)展方向預(yù)測中，磁流變流體的應(yīng)用亦在其中。
根據(jù)Transparency Market Research(TMR)的預(yù)測，在未來15-20年內(nèi)，全球?qū)⒂薪肫嚋p震器采用磁流變技術(shù)。但作為全球最大的汽車制造國，中國無論是在磁流變流體還是其汽車應(yīng)用市場領(lǐng)域尚處空白階段。
無可替代?磁流變究竟為何
磁流變流體(Magnetorheological Fluids，簡寫MR或MRF)，屬于流動性可控的新型智能流體，是由高磁導(dǎo)率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導(dǎo)磁性液體混合而成的懸浮體。
而這些懸浮體，在外部無磁場時(shí)，呈現(xiàn)低粘度的牛頓流體特性;當(dāng)受到磁場影響時(shí)，流體的表觀粘度會大大增加，達(dá)到粘彈性固體的程度。得益于這一特性，可以非常精確地控制流體在其活動狀態(tài)時(shí)的屈服應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對控制對象的智能控制，是一種用途廣泛、性能優(yōu)良的智能材料。
事實(shí)上，盡管被定義為“新興材料”，但磁流變流體的出現(xiàn)遠(yuǎn)比我們想象的久遠(yuǎn)。
早在19世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家Jacob Rabinow便發(fā)明了磁流變技術(shù)，只可惜當(dāng)時(shí)更多停留在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。直至最近幾十年，由于磁流變流體在力學(xué)方面的優(yōu)勢，研究人員開始認(rèn)真考慮開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)可行性，特別是隨著電子事業(yè)的迅速發(fā)展和擴(kuò)充，促使磁流變流體的研發(fā)進(jìn)入一個重新煥發(fā)的年代，并成為當(dāng)前智能材料中研究較為活躍的重要分支。
據(jù)TMR調(diào)研，目前全球磁流變材料年產(chǎn)值約為30億美元，5年內(nèi)預(yù)計(jì)將超過40億美元。磁流變相關(guān)應(yīng)用器件年產(chǎn)值則有望從目前的70億美元5年內(nèi)躍升至300億美元。
而磁流變相關(guān)應(yīng)用器件中，磁流變阻尼器無疑是最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。相較于汽車液壓及電磁閥式設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)阻尼器，磁流變阻尼器有著更快的響應(yīng)速度和更大的阻尼變化范圍。
磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖;圖片來源：LORD
從一定程度上說，磁流變技術(shù)是目前已知響應(yīng)速度最快且可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化的汽車減震技術(shù)解決方案，且無可替代。
收購巨頭，未改被壟斷厄運(yùn)
聚焦汽車應(yīng)用領(lǐng)域，21世紀(jì)初期，脫胎于通用汽車的德爾福成功研制出采用磁流變技術(shù)為核心的減震器以及電磁懸架系統(tǒng)。
在此后的二十余年中，通用旗下凱迪拉克、克爾維特以及法拉利、保時(shí)捷、奧迪、謳歌、捷豹路虎等旗下幾乎所有頂級豪華運(yùn)動車型都曾使用過這項(xiàng)技術(shù)，但截止目前全球也僅有百萬余輛的保有量，究其原因無外乎技術(shù)高度壟斷化所帶來的高昂成本制約。
凱迪拉克 MagneRide 4.0電磁懸架系統(tǒng);圖片來源：凱迪拉克
據(jù)蓋世汽車不完全統(tǒng)計(jì)，以磁流變流體為基本檢索要素在谷歌專利庫進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，截至2022年8月4日，磁流變流體相關(guān)基礎(chǔ)專利仍集中于洛德(LORD)、德爾福以及通用汽車相關(guān)企業(yè)。三者密切綁定，龐大的基礎(chǔ)專利布局幾乎壟斷了全球所有相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。
2009年，京西重工(BWI)成功收購德爾福旗下減震制動部門，隨后便推出新一代磁流變減震器，通過雙線圈技術(shù)規(guī)避了渦流損耗問題，使得響應(yīng)可在每秒變化1000次。
彼時(shí)，眾人歡呼，認(rèn)為這一收購有望一舉打破美國對于磁流變阻尼器技術(shù)的壟斷?？涩F(xiàn)如今LORD仍然作為“BWI公司的磁流變流體技術(shù)唯一供應(yīng)商”的現(xiàn)實(shí)打破了這場“奢望”。
截至8月4日，BWI(圖左)與LORD(圖右)官網(wǎng)關(guān)于磁流變流體相關(guān)介紹;圖片來源：官網(wǎng)截圖
這意味著，中國汽車業(yè)想要真正打破這一技術(shù)壟斷，唯有全棧自研。
萬千專利，“做題家”的逆襲
近期，“做題家”這個新近的流行詞，再度被提起。不管前綴是“小鎮(zhèn)”還是“小縣”“小城”這三個字都代表著一種對于平凡出身的自嘲。可從一定程度上理解，相較于全球汽車強(qiáng)國，中國又何嘗不是“做題家”?
本土汽車產(chǎn)業(yè)起步晚、技術(shù)空心化、人才儲備匱乏等一系列的發(fā)展困境，成為制約中國汽車業(yè)大而不強(qiáng)的痛點(diǎn)所在。在當(dāng)前地緣政治博弈大背景下，脆弱的全球供應(yīng)鏈讓我國汽車產(chǎn)業(yè)清醒地認(rèn)識到關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。
想要實(shí)現(xiàn)汽車強(qiáng)國夢，必須聚焦“內(nèi)循環(huán)”，尤其是關(guān)鍵核心材料。
值得肯定的是，近年來我國對于磁流變技術(shù)的研發(fā)工作已提上重要日程。就蓋世汽車不完全統(tǒng)計(jì)，以磁流變流體為基本檢索要素進(jìn)行檢索，當(dāng)前中國(含臺灣，以下適用)在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域已有超2000例專利布局。若以磁流變阻尼器作為基本檢索要素，則會發(fā)現(xiàn)我國相關(guān)專利的總數(shù)更是超過萬例，遠(yuǎn)超美國。
梳理專利可以發(fā)現(xiàn)，研發(fā)主體不僅只有以重慶大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)為主的高等院校，同時(shí)亦有多家本土企業(yè)的身影，讓我們看到了本土磁流變技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的希望。
這其中，博海新材依托于中南大學(xué)粉末冶金研究院，聯(lián)合國內(nèi)外多所高校，經(jīng)過多年研發(fā)，成為國內(nèi)首家成功量產(chǎn)新型納米磁流變流體的企業(yè)。
在成功打破由LORD產(chǎn)品在這一領(lǐng)域全球范圍內(nèi)壟斷的同時(shí)，博海新材建立了自己的專利體系。截至目前，其已授權(quán)相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)18 項(xiàng)，含國內(nèi)發(fā)明專利3項(xiàng)，國外(日 本、美國、歐洲)發(fā)明專利3項(xiàng)，PCT專利3項(xiàng)。
博海新材新型納米磁流變流體與LORD產(chǎn)品性能對比;圖片來源：博海新材
經(jīng)一家美國權(quán)威汽車公司的研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室做的技術(shù)評估檢測數(shù)據(jù)顯示，博海新材的新型納米磁流變流體，即使以非常低的固體濃度，其屈服應(yīng)力，抗沉淀性，溫度穩(wěn)定性等磁性及流變性能已達(dá)到并超過LORD的產(chǎn)品。
量產(chǎn)在即，本土產(chǎn)業(yè)亟待起航
不可否認(rèn)的是，從技術(shù)專利到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍有不短的距離?！靶虏牧系钠占靶枰浅ＸS富的知識體系做支撐，這不只是材料性能上的突破，還需要在包括材料制備工藝、檢測方法/設(shè)備、器件設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)對等全方位不斷縮短與行業(yè)先行者之間的認(rèn)知差距?！辈┖Ｐ虏目偨?jīng)理黃愷向蓋世汽車坦言。
基于這一認(rèn)知，他進(jìn)一步表示，“接下來我們將專注于應(yīng)用層研發(fā)工作，并開放合作，致力于產(chǎn)業(yè)伙伴共同推動磁流變技術(shù)在各個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化?！?
根據(jù)蓋世汽車了解，博海新材已在長沙建成完備的自控流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及年產(chǎn)量3萬升的磁流變流體生產(chǎn)基地，在磁流變材料制備及其應(yīng)用相關(guān)有大量的技術(shù)儲備，且已與全球上百家企業(yè)達(dá)成合作，合作伙伴不止于汽車領(lǐng)域，還涉及航空航天、精密制造、醫(yī)療、先進(jìn)制造等。
在被問及如何解決成本問題時(shí)，黃愷直言，“磁流變技術(shù)在成本上沒有絕對的瓶頸，它并不需要所謂的稀有金屬或稀缺的制備工藝，其器件的結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)液壓減震器并沒有特殊裝置?！?
在他看來，我國擁有著全球任何一個地方都無法比擬的完整產(chǎn)業(yè)鏈、高效運(yùn)作以及高度包容的市場。一旦脫離材料壟斷后，磁流變技術(shù)有望在短時(shí)間內(nèi)被挖掘，得以最大化利用，從而推動成本進(jìn)一步下探，直至無限貼近甚至低于當(dāng)前主流的電磁閥式減震器售價(jià)。
磁流變流體在不同磁場狀態(tài)下形態(tài)差異;圖片來源：博海新材
“磁流變技術(shù)不只是限用于汽車領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景，因此它不該被掌握在少數(shù)人手中?！秉S愷如是說。
面向未來，黃愷暢想道，“在汽車領(lǐng)域，博海新材將扮好Tier 2的角色，為Tier 1及主機(jī)廠提供更為優(yōu)質(zhì)且先進(jìn)的磁流變流體及相關(guān)技術(shù)支持，推動汽車業(yè)在未來2年內(nèi)迎來前裝量產(chǎn)。在其他領(lǐng)域，博海新材亦在致力于提供更完善的技術(shù)布局，力爭行業(yè)領(lǐng)先地位?！?
正如前文所說，在全球汽車智能化、電動化大背景下，磁流變技術(shù)普及已是既定認(rèn)知，以博海新材代表的本土企業(yè)也已站上產(chǎn)業(yè)化的起點(diǎn)，蓄勢待發(fā)。
來源：蓋世汽車
