人类的生命依赖于刹车。他们需要快速抓地力，并在松开刹车踏板后立即回到休息位置。如果它们不能完全恢复，就可能发生能量损失。这对司机来说是不明显的，也不会影响刹车的功能。然而，它会增加车辆的碳足迹。
Paul Scherrer PSI研究所的研究人员、ANAXAM的员工以及工业合作伙伴奥迪运动一直在探索这一现象。他们使用来自PSI的瑞士散裂中子源SINQ的中子来观察制动卡钳内部，从而演示了一种可视化和优化制动活塞运动的方法。制动卡钳像钳子一样抓住旋转的制动盘。当驾驶者踩下刹车踏板时，来自刹车管路的液压将许多活塞向前推动，活塞将两个刹车片(一个在两侧)挤压在刹车盘上，这时高摩擦力使刹车盘停止。
位于维利根的ANAXAM是一个技术转移中心，由PSI联合创立，支持希望使用PSI研究基础设施的工业公司。这个项目的工业合作伙伴是奥迪运动。马蒂亚斯·科尔布(Mathias Kolb)是奥迪Sport在德国内卡苏姆的开发工程师，他联系了他的前同事马蒂亚斯·瓦格纳(Matthias Wagner)，后者现在是ANAXAM的高级工程师。他们与PSI的David Mannes一起提出了一种方法，可以实时查看制动卡钳内部，并寻找优化方法。在防扩散倡议会议上，这是第一次实现这一目标。
用中子改进汽车刹车
合作伙伴们很快意识到，x射线不能穿透金属的事实将其排除在外。中子是不同的:制动卡钳的铝对它们来说几乎是透明的，但同时它们对轻化学元素高度敏感。这意味着在图像中可以清楚地看到含有氢化合物的制动液。
PSI为实验提供了中子束线及其专有技术，该实验于2021年开始，并于今年完成。实验在散裂源SINQ的Neutra束线上进行。一个探测器记录了中子通过装置的过程，并最终从制动卡钳内部产生了一个二维图像。
ANAXAM在探测器前安装了一个制动卡尺。该装置还配备了一个特别设计的液压系统，可产生高达100巴的真实制动压力。气候室允许制动卡钳的温度被仔细控制，模拟各种操作条件。与在公路上不同的是，在测试过程中，刹车盘没有旋转。
“然而，这可能是未来测试的一个选择，以获得更精确的结果，”ANAXAM的Matthias Wagner说。不过，这可能没有必要，因为已经完成的一系列测量已经产生了许多有趣的发现。
通关是至关重要的
探测器记录的图像令人印象深刻地展示了中子成像的能力。制动卡钳清晰可见，它有六个液压活塞——每边三个。活塞运动中最微小的偏差也是如此。
在这里，很明显，驱动外部刹车片的下部活塞的间隙(即刹车片静止位置与制动盘之间的距离)为0.4毫米，而其他五个活塞的间隙小于0.3毫米。研究人员还能够精确测量出当两个刹车片施加压力时，形状像钳子的制动卡钳是如何向外弯曲的。
这个项目是一个很好的例子，说明PSI的科学知识和ANAXAM的能力如何进一步改进已经在量产中证明了自己的产品。工业合作伙伴进一步优化了制动活塞的操作，例如，当在中子束下观察时，制动卡钳内侧的三个活塞的间隙现在增加了0.1毫米。当刹车释放时，这可靠地将刹车片与刹车盘分开。PSI的David Mannes说:“我们的研究可以有助于减少道路车辆的二氧化碳排放。”引用本文:使用中子探测器(2022,12月30日)进一步优化汽车刹车，检索自2023年1月3日https://techxplore.com/news/2022-12-optimizing-car-neutron-detector.html。本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
