天然纤维基复合材料用汽车部件生产的潜力（上）

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，现在广泛应用于汽车以外的行业。使用天然纤维的主要障碍是，1）热稳定性，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细信息。发现天然纤维基聚合物复合材料可以成为汽车领域人造合成纤维的有效替代品。

导言
最初，人们发现汽车工业中使用的传统材料，无论是金属还是合成纤维，在可回收性和生物降解性方面都非常差，因此造成了几种类型的污染和严重的处理复杂性，需要尽快消除[1,2].
全世界的汽车工业都在关注坚固的刚性材料，因为重量并不是关键因素；然而，随着时间的推移，人们发现减轻车身重量对车辆性能有着非常积极的影响，并且通过将重量与刚度和强度一起考虑为关键因素，可以实现更有效的车辆运行力量 [3,4].重量的减轻使车辆行驶里程显著增加，转向刚度也可以在更长的时间内得到控制[5].为了获得这些结果并控制污染和处理问题，需要考虑的主要因素是各个部分使用的材料，然后找到一种比当时使用的材料相对更轻、更容易回收的替代材料[6,7].
天然纤维在许多不必要放置金属部件的领域，被证明是可能的最佳替代方案[8].渐渐地，像宝马、奔驰、奥迪、福特和通用汽车这样的巨头汽车公司以及其他公司，开始投入越来越多的资金进行研发，并将这些天然纤维应用到他们的汽车上[9,10].为材料验证而进行的测试和各种实验得出结论，天然纤维能够成功用于要求低性能的领域，即主要用于内部零件[11,12].在需要高性能的领域，如制动器和发动机部件等，还需要进行更多的研究和改进，以利用这些纤维的能力。
图一展示了天然纤维从诞生到汽车巨头采用和研究这些纤维以提高产品性能的演变过程。表1展示了汽车工业中使用的天然纤维的机械性能[[13], [14], [15], [16]].


图一 基于天然纤维的汽车产品的历史

表1  用于汽车工业的天然纤维及其性能

对更好材料的需求由来已久。科学家长期以来一直致力于制造高质量的人造材料，他们在这方面也非常成功。所以问题来了:有必要转向天然复合材料或绿色材料吗？要回答这个问题，有很多原因可以解释为什么现在需要天然复合材料。这些轻质材料，如果使用方法正确，会比人造材料产生更多的机械性能；它们增加强度、柔韧性、韧性、弹性等。
R. Shen等[18]提到了提到了使纳米纤维素复合材料成为示例性纳米填料的以下特性：低粒径、高模量、高强度和易于改性。还有人提到，如果可以在污染和能源消耗方面改进正在进行的制备过程，就可以生产出具有环境友好特性的天然生物质，最终也有助于减少碳足迹。纳米纤维素复合材料在汽车工业中的优势如下图所示(图2).

图2. 天然纤维增强聚合物在汽车工业中的优势

N. Ramli等人[3]调查发现洋麻纤维表现出了卓越的性能特征，并导致对由发动机噪音、废气和其他静电荷产生的不适感的吸收明显增加。天然纤维的非研磨特性使其在一些领域表现出色，如在玻璃纤维变形时经常观察到的锐边的形成。
根据Sendhil Kumar等人[19]的研究，以下是天然纤维增强复合材料的优点:1)天然纤维的生产需要CO2的吸收，这反过来为环境提供氧气。2)这些纤维具有低密度，最终带来重量减轻以及明显的比强度。3)通过加热产生的有毒烟雾的量非常低，并且这些纤维是使用低风险工艺制造的。4)这些纤维的生产可以以低成本和相对低的初始投资进行。这些纤维也是对皮肤友好的，不会对皮肤造成任何类型的刺激。
根据Oludaisi Adekomaya等人[20]的研究，在汽车行业推广使用天然纤维可以为农民创造许多新的机会，帮助他们扩展他们的工作，不仅仅是种植经济作物和谷物，还可以为他们带来汽车行业的巨大贸易机会，为农民和国家经济带来巨大利润。
Fogorasi M等人[21]提及其他有助于验证其在汽车行业应用的因素，如下所示图3.

图3 天然纤维的应用因素
替代石油基材料的使用，天然纤维能够显示更好的机械性能，甚至还观察到更高的热稳定性，但是同样，当加工温度超过200°C时，纤维材料的均匀性下降，如果用于汽车车身的关键部件，可能会导致重大事故。此外，它们甚至不能用于车身的外部部件，因为纤维的基质成分会发生变化，因此不能承受预期使用它们的恶劣和潮湿的天气条件。

O Faruk等人[22]发现，如果天然纤维没有经过适当的化学处理，它们在用于聚氨酯泡沫等部件和车身内部的其他部件时会产生难闻的气味，并且发现它们的水蒸气增加指数相当高，导致结构失衡，减少了它们在车辆内部部件中的使用。当这些纤维用作制造PU泡沫的组分时，在纤维膨胀时观察到阻碍，并且还注意到在将天然纤维加入到聚氨酯泡沫中后，发泡时间和获得的泡孔尺寸有延迟，泡沫材料小于没有天然纤维增强的泡沫单元的总尺寸。由于尺寸极小，泡沫材料中的这些微米和纳米纤维无法用标准电子显微镜观察到。在透射电子显微镜的帮助下，进行了试验以正确地识别确切的发泡结构，但是这些试验也没有成功。关于结构可以获得的最大信息是，当将这些纳米纤维素纤维插入泡沫时，许多纤维被框在细胞壁中。

J. Njuguna等人[23]讨论了天然纤维是如何以增强纤维的形式开始在汽车工业中卷土重来的，但是仍然存在反对使用天然纤维的声音。增强天然纤维的一个主要缺点是极性(亲水性)和非极性(疏水性)基质之间的界面粘合差。据观察，需要进行化学改性，因为这些纤维的润湿性差，这导致纤维与基质混合困难。因此，仍然需要进一步的研究来发现理想的结构改性和最合适的偶联剂，以改善天然纤维的粘合性能，并使它们适于大规模生产。根据天然纤维研究的现状，实施一项改善纤维粘合性能的计划是一项非常具有挑战性的任务。
据观察，天然纤维容易受到微生物物种的攻击，导致其分子结构弱化，并导致其寿命显著缩短。在应用用于加工玻璃纤维的常用加工技术时，注意到天然纤维与玻璃纤维相比在耐热方面非常弱。

表2展示了天然纤维及其在汽车工业和其他领域的应用。
表2  天然纤维及其在汽车领域的应用。


下面，我们将分两篇文章来讨论天然纤维在汽车车身、防侧倾杆、保险杠横梁、板簧、螺旋弹簧、齿轮，及其他应用领域的应用，以及它们在未来的发展方向等内容。

1. 汽车车身
随着时间的推移，使用天然纤维在汽车工业中的重要性逐渐显现出来，因为人们意识到处理天然纤维的重要性表3显示了用于汽车车身的纤维素纤维。

表3. 用于汽车车身的纤维素纤维/纳米纤维素基聚合物复合材料。

序列号	材料	制造技术	结论	参考
1	纤维素纤维	手工铺层	与传统材料相比，机械性能更好，重量更轻。	[24]
2	纳米纤维素基聚合物复合材料	压缩成型	增强的热稳定性和抗冲击性，适用于汽车车身部件。	[25,26]
3	纤维素纤维/纳米纤维素混杂复合材料	树脂传递模塑	汽车车身应用的强度、刚度和轻质特性的平衡组合。	[25,26]
4	纤维素纤维增强热塑性复合材料	喷射造型法	良好的尺寸稳定性和大规模生产汽车车身部件的潜力。	[27]
5	纳米纤维素增强环氧复合材料	真空辅助树脂浸渍	在汽车车身制造中获得高强度和优异表面光洁度的有前途的材料。	[28]

Claire S. Boland等人[24]调查了基于纤维素的天然纤维，并得出结论，在天然纤维的帮助下，成功地减轻了汽车车身的重量，而不影响其任何主要性能特征。当将黄麻纤维复合材料与玻璃纤维不饱和聚酯相比，发现黄麻纤维对环境的影响比玻璃纤维低得多。在进行分析之后，发现通过组合50%洋麻纤维和37%的玻璃纤维，可以节省大约23 MJ/kg(兆焦每千克)的不可再生能源需求。还发现洋麻纤维具有相当高的氮和磷排放量，但在对这些生物基聚合增强材料进行生命周期评估后，能源需求可能会减少，从而有可能降低温室气体排放量[25,26].
Zewdie Alemayehu等人[27]通过制作挡泥板原型，分析了纤维素纤维在汽车挡泥板中的应用。在进行各种性能测试后，发现剑麻基纤维具有纤维取向0-90最适合汽车车身板件，尤其是挡泥板应用，因为它承受的应力很小。手动铺层法用于制造挡泥板原型，材料与树脂和粘合剂材料混合。在室温下用足够量的重量固化模塑的原型24小时后，将其用于测试并给出良好的结果力量大多数机械性能测试的结果[29,30].
N. C. Loureiro等人[31]研究了纤维素纤维等生物纤维，并推断这些纤维在混合时不会磨损，此外，这些纤维具有高导热性并且比传统使用的材料具有更好的吸声性能。这些纤维对自然有建设性的影响，与其他石油资源或玻璃纤维制成的材料相比，生产这些纤维所需的能源要少得多。这些纤维具有非常高的可持续性、易回收性和生物降解性，此外还具有优异的机械性能和较低的生态毒性。这些纤维易于处理，与其他人造玻璃纤维相比，产生的残留物几乎可以忽略不计[28].
Dawit等人[32]研究了混杂增强天然纤维，并得出结论:混杂天然纤维是有价值的，具有优异的机械性能，而且热稳定性也很好。由于这些优异的性能，它们可以替代传统使用的玻璃纤维和其他合成材料。目前，由于天然材料的缺陷，如它们的亲水性和与人造纤维相比寿命稍短，使用完全由天然纤维制备的材料被认为是不实际的，由于人们对环境恶化的日益关注和在生产人造纤维中产生多余的能耗，与天然纤维混合的玻璃纤维和天然纤维聚合物基复合材料能够找到许多新的应用。天然纤维材料，如洋麻、剑麻和黄麻等。由于其高比强度、较轻的重量和易处理性，正迅速取代人造材料；此外，它们具有高拉伸韧性和高强度重量比。此外，当测试时，混合复合材料被证明比单独使用的人造纤维更防潮，并显示出更好的综合性能。这些都是造就天然纤维复合材料更适用于汽车车身的外部零件，而不仅仅是内部零件，因为这将对车辆的人体工程学和整体性能产生重大影响。
纤维的取向也是汽车车身中的一个重要因素，因为它主要影响拉伸和弯曲强度抗压强度天然纤维材料。0°纤维定向复合材料比90°纤维定向复合材料和双向(0/90°)纤维定向复合材料提供更大程度的拉伸和压缩强度。
除了使用完全由单一纤维复合材料制成的材料之外，两种或更多种纤维的混合物也可以很好地替代更精细的材料，以获得卓越的车辆性能。根据天然纤维发展的现状，混合复合材料可用于不需要高机械效率的车身部件，因为它们具有重量轻、易于回收旧材料等优点[33,34].
Parikh等人[35]研究了黄麻、大麻、洋麻和亚麻等木质纤维在汽车车身部件制造中的应用。天然(纤维素)纤维基材料可能是车辆重量减轻的主要原因，也可能导致噪音水平的降低。得出的结论是，在车身部件如门板和汽车行李箱中添加这些纤维，主要是在发声部件(如钢板中的振动)之间，可以在很大程度上抑制汽车中的噪声水平，因为它们能够耗散声波能量以吸收不需要的声音。可以得出结论，在汽车车身中使用天然纤维增强材料可以吸收大量不需要的声音，而不会增加车身的重量。天然纤维材料可与其他可熔纤维混合使用，如聚丙烯；混合后获得的材料被称为无纺布，当用于行李箱衬垫、门板、内部车身垫等组件以及一些其他衬垫领域，尤其是那些不需要高温稳定性的领域(如车门外衬)时，不同的组成可产生令人满意的结果[36,37].
Dilpreet S. Bajwa等人[38]检查了天然纤维复合材料，并得出结论，这些纤维主要用于汽车车身，如靠背、车门饰件、座椅泡沫等。这些纤维主要覆盖汽车的内部区域，也可以用于汽车车身的外部部件，如备胎和扰流器的覆盖物等。这些纤维越来越受到人们的关注，因为它们重量轻，具有良好的机械和热性能，有助于提高产量和降低油耗。它们的混合物可以用来替代车身中的许多金属部件。在一些大型汽车公司，如梅赛德斯、三菱、丰田、福特和奥迪，已经观察到从传统金属材料向天然纤维增强材料的转变，用于替换后包裹托盘、支柱饰件等部件，以及用于绝缘目的和降低客舱噪音的一些其他部件。即使在制造高精度零件时，也比金属部件需要更少的精加工过程，从而获得更好的冲击性能。苎麻纤维被发现具有非常好的导热性抗张强度；这些纤维还具有良好的抗菌和透气功能[39,40].
Yachmenev[41]研究了天然纤维非织造布在汽车应用中的使用，发现大约20平方米的合成非织造纤维主要用于制造汽车车身的内部零件和行李箱衬里。在使用之后，金属部件被废弃和回收，但是合成纤维部件必须被放入废物填埋场进行降解，并且众所周知，在正常的大气条件下，这些纤维的降解需要很长时间，并且通常会产生严重的环境问题。通过用天然纤维替代墙板、行李箱和车顶内衬、包裹架和发动机罩隔热内衬等部件中的合成纤维，可以大大提高这些纤维的生物降解性，同时还能确保制造的部件质量不受影响[42,43].
Alper Kiziltas等人[44]研究了福特生物材料团队和大型纸浆公司Weyerhaeuser的团队合作，他们致力于最大限度地使用纤维素纤维来代替玻璃纤维或其他矿物增强纤维。Weyerhaeuser公司创造了一个热塑性塑料这种复合材料被称为prosper TM，由工程棕榈组成纤维素与聚丙烯融合。这种由Weyerhaeuser创造的复合材料产品被认为非常具有成本效益，而且材料也很容易获得。与短的研磨玻璃纤维相比，这种复合材料的制造对生产设备的磨损更小，生产能量更低。这些复合纤维在硬度、耐用性和耐温性方面能够满足汽车行业的标准，并且重量比类似的玻璃纤维样品轻约10%，这可能对车辆性能产生巨大影响。生产中重量和能源的节省使这种复合材料更加经济，并帮助福特汽车公司减少碳足迹，而不影响其生产或性能。除了福特汽车公司，还有许多其他汽车巨头，如宝马汽车、菲亚特、通用、丰田、大众等。在他们的车辆内部部件中广泛使用天然纤维材料，例如座椅靠背、顶篷衬里、后面板搁板、门饰板、仪表板部件等。图4展示了梅赛德斯如何在不同车型的不同部分使用天然纤维，这里展示了其中一款。

图4. 汽车内部零件用混杂天然纤维增强聚合物复合材料的力学评价.

但是，这些纤维素纤维的更广泛应用仍然面临一些挑战，因为在微米级和纳米级生产它们需要大量的能源。这些纤维有时也有气味问题，表现出增加的对湿气的亲和力，并且有时与一些纤维在化学上不稳定疏水性聚合物。这些缺陷限制了它们仅在要求低性能特征的部件中使用[45,46]. 

2. 汽车防侧倾杆
防侧倾杆是汽车悬架系统中最重要的部件之一。防侧倾杆也称为防摆杆，它在扭力弹簧的帮助下将左右两层连接在一起。防侧倾杆有助于提供稳定性，并减少车辆在转弯或不规则路况下的摇摆或车身侧倾[48].此外，汽车工业在环境和健康方面的严格规定表明，天然纤维增强复合材料(NRFC)可能是一种潜在的材料[49].
这些防侧倾杆有助于稳定车辆。连接两个前轮的U形杆起着重要的作用。当车辆滚动、摇摆、转弯或转弯时，车身重量向一侧转移，该杆有助于保持前部轮胎适当的车辆平衡水平。现在使用钢作为主要材料的缺点是它使它变重，并且管状设计使它容易断裂。此外，在极端危险的情况下，防侧倾杆吸收30–40%的力，使其容易发生严重侧倾[56].
在最近的一项研究中，人们注意到，对于许多乘用车来说，防侧倾杆往往会在行驶100，000公里后断裂。还注意到断裂发生在非常相似的区域。其主要原因是:(1)在弯曲和扭转复合应力下的疲劳是高度可逆的。(2)断裂的裂纹起始于杆的高应力区。(3)断裂以韧性方式发生。(4)生产过程可能会影响故障的起始区域。
Mastura等人检查了[52]现在，防侧倾杆当前设计的问题可以通过一种符合设计要求的新材料来解决。此外，自然增强纤维复合材料有其独特的性质，这意味着需要一种不同于传统的或更新的设计[49].实施新材料的主要目标不仅是降低成本，还包括提高性能和克服以前的问题。设计新型防侧倾杆的结构时，应牢记功能、机械载荷和潜在故障模式。此外，请记住防晃杆的最基本要求，即限制晃动并保持足够的刚度值。
在建议和思考新的高效设计时，环保意识浮现在脑海中，这间接将我们引向绿色材料，即天然纤维增强复合材料。为了更好的设计，应该高度考虑用天然纤维增强材料代替金属材料。B Ravishankar等人研究了[57]在设计汽车部件时，用绿色材料代替金属材料来连接防侧倾杆会导致非常高的能耗，进而影响环境本身。如Wu等所述[58,59]为了设计和开发环保的防侧倾杆设计，设计工程师不仅需要考虑客户的意见(VOC ),还需要考虑环境的意见(VOE)。因此，QFD(质量功能开发)将不再是用于材料选择的唯一工具。使用QFDE(环境质量功能展开)工具，环境驱动因素也可以考虑到环境友好型设计的材料选择。在设计防侧倾杆时，QFDE工具将在确定最适合环保使用的材料范围方面发挥重要作用。
M. Sapuan等人[60]致力于混合生物复合材料的选择，检查出能够满足设计要求的最佳纤维之一是糖棕榈。对比后发现，糖棕榈因为能耗和碳足迹更低，对环境的影响低10%；因此，它被选为混合生物复合材料的材料。Koronis G等人[61]还发现，中档奥迪A2汽车使用亚麻或剑麻，三菱汽车在一些内部部件中使用竹纤维。
此外，在回顾了大量的研究后，我们得出结论，像椰壳纤维这样的天然材料，黄麻纤维洋麻、大麻、剑麻和亚麻主导着汽车市场。FB Dilek等人[62]了解到在整个87制造钢基产品的过程中，炼钢对环境的影响最大；Seppala等人的[63]审查也支持这些说法。它不仅对环境和气候有害，而且对人类生活有害，这清楚地表明了对绿色材料和工业的需求。为了支持这一事业，塔塔汽车公司转向使用100%生物塑料材料制造部分零部件。在他们的备用轮胎上可以找到以甘蔗、红薯和洋麻为原料的材料。表4显示了用于汽车防侧倾杆的纤维素纤维。

表4. 汽车防侧倾杆用纤维素纤维/纳米纤维素基聚合物复合材料。

序列号	材料	制造技术	结论	参考
1	纤维素纤维	压模	与传统材料相比，机械性能更好，重量更轻。	[49]
2	纳米纤维素基聚合物复合材料	树脂传递模塑	增强刚度和强度，有助于提高防侧倾杆性能。	[51]
3	混杂复合材料(纤维素纤维+纳米纤维素)	真空辅助树脂灌注	平衡的机械性能、良好的振动阻尼和增加的能量吸收能力。	[59]
4	生物可降解聚合物基质	喷射造型法	环保解决方案，具有足够的强度和耐用性，适合汽车应用。	[62]
5	与其他增强纤维的混合	手工铺层	观察到的协同效应导致了优异的机械性能和增强的耐撞性。	[53]

2.1. 基于绿色材料的防侧倾杆新发明
C. Schulz等人[64]发明了带有弯曲旋转臂的防侧倾杆，旋转臂的末端与车轮悬架相连。这种ARB包括由树脂制成的绳索；一个绳场被用来进行这一程序。将它放入封闭的工具中，并用树脂填充。本发明有助于降低制造成本。
Krahl M等人[65]找到了解决防侧倾杆重量问题的方法。他发明了一种由纤维增强塑料复合材料制成的ARB。为了加强这种纤维增强塑料，他们设计了各种不同方向的ARB。这样做的目的是改善力的分布，降低失败的风险。Klauke等人[66]开发了一种复合材料，其形式为平面叠加层压材料，以确保ARB的刚度。它由至少一层纤维增强复合材料和至少一层金属组成。这项发明有助于减轻重量并加强部件。图5是对汽车悬架系统中使用的防侧倾杆及其所有组件的描述。

图5. 防侧倾杆的结构

3. 汽车保险杠
OT Adesina等人[67]经过机械测试的天然纤维，由于其优异的耐蚀性以及优异的热化学性能和耐久性。这些纤维具有自润滑特性，这使得它们优于传统的金属和金属合金。这些纤维的重量减轻以及振动和噪音吸收性能往往是保险杠横梁选择天然纤维的一些主要原因。使用天然纤维复合材料保险杠横梁能够吸收更多的碰撞能量，具有出色的抗扭刚度，并提高了动强度属性，以及吸引人的外观[68,69]. 图6显示了保险杠横梁在车辆中的位置。

图6. 汽车保险杠用混杂天然纤维增强聚合物复合材料的力学评价

首先，采用纯天然纤维材料制作保险杠横梁，并对其力学性能、弯曲性能和冲击性能进行了研究拉伸测试和其他几种测试方法。最后，得出的结论是，单纯的天然纤维不能提供汽车工业所需的机械和冲击强度性能标准。它有效地有助于车身的轻质因素，导致更多的碳中和，并提高可回收性和生态友好性，但这些因素不足以在汽车中使用纯天然纤维，因为机械和热化学稳定性是一些要考虑的主要因素，因为车辆可能在恶劣条件下使用，也可能在高速下运行。这个问题可以通过使用含有用某些合成纤维增强的天然纤维的混合纤维材料在一定程度上得到解决，因为它们的热和机械性能都优于纯天然纤维材料，但是从纤维材料中获得尽可能好的工业标准性能仍然是一项具有挑战性的任务[71,72].
Muthalagu R等人[73]将传统使用的玻璃纤维材料与天然纤维增强的环氧树脂材料进行比较，即凯夫拉尔和椰枣纤维。通过使用手动铺层方法有限元分析，进行了许多测试并获得了数据抗张强度和拉伸模量。环氧树脂也用不同重量百分比的凯夫拉尔纤维和椰枣纤维增强。通过测试天然纤维增强环氧树脂的各种成分，观察到通过将凯夫拉尔纤维和椰枣纤维的成分增加50%可以获得改善的延展性。测试结果表明，与传统使用的玻璃纤维材料相比，Kevlar和椰枣纤维增强的环氧复合材料具有非常相似或更好的应力、应变和抗变形性能，这也证实了乘客和驾驶员的安全性以及行人的安全性得到了提高。因此，得出了有利于天然纤维增强环氧树脂的结论，与玻璃纤维材料相比，天然纤维增强环氧树脂被认为是用于保险杠横梁的更好的替代品[74,75]. 图7描述了的逐步过程压模生物复合材料。

图7. 用生物技术制造保险杠复合材料压缩成型

Daz-lvarez等人[76]用低速冲击试验研究了PLA/亚麻复合材料缓冲梁的性能。发现复合材料和基体都具有良好的生物降解性。由于后续层没有发生分离，该复合材料能够提供优异的冲击后结果。据观察，由冲击产生的损伤主要降低了剩余刚度，但是残余强度几乎没有受到影响77].
M. M. Davoodi等人[78]通过进行拉伸试验并将其与完全由100%洋麻制成的纤维材料进行比较，分析了增强洋麻纤维与玻璃和环氧树脂等材料在汽车保险杠中的应用。他们得出的结论是，使用100%洋麻纤维材料，就其机械和经济可行性而言，需要更多的时间和研究，而用玻璃纤维加固，使其在机械、化学和经济上更加稳定。由于保险杠横梁是车身的外部部件，并且是负责在高冲击碰撞期间吸收动能并在低冲击碰撞中提供所需弯曲应力的非常重要的部件，所以选择用于保险杠的材料满足挠曲和碰撞坚固性标准是非常重要的。对洋麻增强纤维进行拉伸试验；用所提供的尺寸制作了大约六个样品，并在液压试验机上测试了最大屈服强度杨氏模量发现洋麻增强环氧纤维的量几乎是GMT材料的两倍。较高的屈服强度和杨氏模量值很可能是由环氧纤维为了变得更致密并具有比GMT纤维更好的粘合性能而必须承受的压力量引起的。ASTM D 790-03标准测试在大约五个样品上进行，以比较挠曲强度两个样本的。发现环氧纤维的弯曲模量和弯曲强度都高于GMT材料。
即使在密度和冲击性能方面，GMT材料也落后于环氧纤维。洋麻增强环氧树脂纤维的这些关键性能有助于它们在汽车保险杠中的应用。这些纤维完全可以被认为是GMT材料的替代品，具有更好的机械和经济稳定性[58,79].