学生项目
从井到车轮:看到排放的大图景
较轻的车辆排放较低。但正如先进材料制造项目的学生们所发现的那样，通过选择重量更轻的部件来减少尾气排放实际上会增加车辆的整体碳足迹。
较重的汽车比较轻的汽车燃烧更多的燃料，排放更多的二氧化碳。随着世界各国政府都在立法减少尾气排放，汽车行业的应对方式之一就是减轻车辆重量。
虽然这对减少尾气排放是积极的一步，但一项由学生进行的分析先进材料制造工程领导硕士显示与较轻重量材料相关的能源消耗和排放可能导致车辆的整体碳足迹更高。
作为材料工程案例研究课程的期末项目，七名学生测试了六种可用于汽车车轮的材料的包含能量和排放。
从历史上看，钢铁一直是汽车车轮的首选材料，但汽车制造商越来越多地选择铝等更轻的材料来提高燃油效率和减少排放。
“在材料工程学科中，我们往往更关注材料的性能，而不是材料的历史和影响，”他说Carley Goodreau．
“我们项目的目标是深入研究我们所做的材料决策的后果，看看当前有关汽车排放的法规和立法是否达到了他们想要达到的目标。”
作为克里斯·甘解释说，学生们进行了“从井到轮的每一步的能源含量和消耗分析——从提取到中间加工到制造和使用。然后，我们确定了每种材料选择的隐含能量和二氧化碳排放量。”
学生们回顾了六种可用于制造车轮的材料:钢、铝、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、钛和镁。对于每种材料，他们从文献综述和行业来源中确定了能源消耗和来源值，然后计算出隐含的能量、排放和盈亏平衡距离。他们还研究了这些材料选择对电动汽车的影响。
如下图所示，在提取和制造过程中，每种车轮材料都有特定的能量需求，钢的总体现能量最低，碳纤维复合材料的总体现能量最高:
在观察隐含的二氧化碳排放量时，钢铁的二氧化碳足迹再次最低:
“结果清楚地表明，使用钢来制造车轮是最好的，因为钢车轮的总隐含能量是最少的，”他说Aakarshit Chaudhary．
“此外，与所有其他材料相比，钢车轮制造过程和使用过程中的碳排放也最少，明显低于电动汽车。”
学生们对盈亏平衡距离的分析，使他们能够分析每种材料选择对环境的真实影响。盈亏平衡距离是汽车寿命中的一个节点，即减少的尾气排放抵消了制造较轻车轮时产生的排放。
正如他们在项目报告摘要中所述:“对于大多数材料，在车辆的使用寿命内将无法达到盈亏平衡距离....用其他轻质材料取代钢轮并不一定会在车辆的整个使用寿命内节省净能源或排放。制定迫使汽车制造商减轻重量以满足温室气体排放要求的标准，并不能在对每种材料进行全生命周期分析时提供预期的环境效益。”
正如他们所指出的，对于那些确实具有有利的低隐含能量和排放的材料，如玻璃纤维复合材料，存在重要的性能问题，以及材料在其生命周期结束时不容易回收的附加问题。
“正如这项研究的结果所证明的那样，对尾气排放的关注并没有考虑到进入生产阶段的排放，”他说Upjeet Brar．“不完整的分析会给环境增加排放负担，而我们却错误地安慰自己，说我们正在拯救环境。”
没有一个学生在上课前进行过这种类型的生命周期分析。由于这个项目，他们现在说，他们对材料选择的影响进行全面评估的重要性有了新的认识。
他说:“我从事汽车设计已经4年了，并参与推出了两款产品，但我以前从未考虑过材料选择对整个生命周期的影响。Sangeeth Karuppiah．
“今后，在选择材料时，我一定会考虑隐含的能源和二氧化碳排放。”
Sangeeth一样,Maryam Khodabakhsh Pirkalani也有汽车行业背景的人来参加这个项目。
她说:“寻找减轻车辆重量的方法，从而减少二氧化碳排放，一直是我工作过的组织的优先事项，一些公司甚至为铝材支付更多的费用。”“我对这种方法的态度已经开阔和改变了。”
学生们表示，挑战在于汽车行业法规只关注尾气排放，而不是对车辆本身的隐含能量和排放进行全生命周期分析。理想情况下，政策和法规将跟上科学的步伐——但这将需要更全面的研究和分析，以及采取更广阔视角的政治意愿。
与此同时，制造商应该考虑对潜在材料进行生命周期分析，以帮助他们根据一系列因素做出决定。
“低能耗和低二氧化碳排放的产品可以在某些行业和市场上提供竞争优势，”他说费利佩•布兰科．
“生命周期分析为投资决策提供了重要信息，对政府制定公共政策具有重要意义。例如，它们可以为排放率较低地区的制造业提供投资激励，从而促进当地经济发展。”
申请的最后期限
2023年申请截止日期
2024年入学的在线申请门户将于2023年1月1日开放。
第一轮:2023年3月30日
第二轮:2023年6月30日
第三轮(加拿大公民、加拿大永久居民和美国公民):2023年8月30日
详情请参阅如何申请部分。
如何申请
