日本研發(fā)木制汽車部件：如鋼鐵堅(jiān)固 重量輕80%

日本科研人員正在用木漿開發(fā)一種強(qiáng)大的材料，可在未來(lái)十年替代汽車的鋼制零部件。同時(shí)日本還在開發(fā)科承受高溫的材料，取代發(fā)動(dòng)機(jī)附近部件的金屬。通過(guò)這些，汽車的總體重量將變得更輕，而且節(jié)省燃料。

全球重要信息、分析和解決方案領(lǐng)導(dǎo)者IHS Markit首席汽車零部件分析師保羅·馬蒂諾（Paolo Martino）說(shuō):“人們急于盡可能地減少汽車重量，尤其是在那些污染更嚴(yán)重的汽車，比如SUV或皮卡。”減輕汽車體重意味著其消耗的燃料更少。美國(guó)能源部表示，汽車重量減少10%可使燃油經(jīng)濟(jì)性提高8%。馬蒂諾稱，制造商還希望電動(dòng)汽車的體重盡可能的減輕，這樣他們就可以在單次充滿電后行駛更遠(yuǎn)，并幫助解決車主面臨的“電池里程焦慮癥”。

這就是不起眼的樹木可以發(fā)揮作用的地方。畢竟，木材已經(jīng)被用來(lái)建造船只、房屋和家具幾千年了。日本京都大學(xué)的研究人員表示，一種由木漿制成的材料可以像鋼鐵那樣堅(jiān)固，但重量要減輕80%。

日本研究人員用化學(xué)方法處理木漿，它由數(shù)以百萬(wàn)的纖維素(CNF)組成，并利用這些纖維素融入塑料中。他們說(shuō)，將纖維素與塑料混合可以制造出一種強(qiáng)大的材料，可用于替代汽車的鋼制零部件。京都大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的矢野浩之(Hiroyuki Yano)教授說(shuō)，這種材料可以用來(lái)制造門板、擋泥板和汽車網(wǎng)。研究人員正與日本政府、汽車制造商和其他制造商合作開發(fā)這種材料。

纖維素納米纖維已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，從墨水到透明顯示器。盡管這些材料面臨著來(lái)自更多商業(yè)化的輕量級(jí)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)，比如碳纖維，但矢野浩之教授認(rèn)為，基于纖維素制造的部件可能是可行的替代方案。但是，咨詢公司Frost&Sullivan高級(jí)副總裁維克·凡達(dá)(Vivek Vaidya)也有些疑問有待解答。

凡達(dá)表示，“非性能部件”（即除引擎、變速器和車輪之外的部件）都可以利用木質(zhì)材料大量生產(chǎn)，但零部件制造商可能難以跟上汽車生產(chǎn)的步伐。他說(shuō):“大多數(shù)零部件都是按需供應(yīng)的，因此木材或有機(jī)材料能否及時(shí)供應(yīng)無(wú)疑難以保證。”

在日本，研究人員正在研究汽車部件的專用塑料。來(lái)自日本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所的Tatsuo Kaneko教授正在開發(fā)利用生物分子制造的塑料。研究人員說(shuō)，新材料的重量也比鋼輕，可以承受高達(dá)300攝氏度的高溫。Tatsuo Kaneko稱:“在汽車引擎附近還沒有使用塑料零部件，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法承受高溫。但是我所生產(chǎn)的生物塑料可以承受更高的溫度。”

Tatsuo Kaneko正在與日本汽車制造商、汽車零部件和電子產(chǎn)品制造商以及外國(guó)公司合作進(jìn)行研究。他說(shuō)，這種材料有望在5年內(nèi)成為鋼鐵的替代品，使用它的最大優(yōu)勢(shì)在于可大幅減輕汽車的重量。雖然較輕的塑料部件可能有助于減少汽車尾氣排放，并增加電動(dòng)汽車的行駛里程，但它們是否會(huì)帶來(lái)其他環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)?

Tatsuo Kaneko教授承認(rèn)，用生物塑料代替玻璃等傳統(tǒng)材料可能會(huì)增加污染，因?yàn)槠淅遣豢缮锝到獾?。但他認(rèn)為，與傳統(tǒng)塑料相比，他的材料對(duì)環(huán)境更友好。他堅(jiān)持認(rèn)為，生產(chǎn)以石油為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)塑料會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，而生物塑料則是由微生物制造的，只會(huì)產(chǎn)生更少的廢物。

在汽車制造商中，使用“綠色”材料的動(dòng)力正在加速。Frost&Sullivan的凡達(dá)說(shuō)，制造商們正努力減少汽車的碳排放量，而且不僅僅限于尾氣的排放。此舉有利于加強(qiáng)監(jiān)管，并兼顧了消費(fèi)者需求。英國(guó)和法國(guó)都計(jì)劃于2040年之前禁止柴油和汽油車，以減少污染和碳排放。作為全球最大的汽車市場(chǎng)，中國(guó)希望到2025年，電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力車至少占到其汽車銷量的1/5。

凡達(dá)說(shuō):“通過(guò)使用更環(huán)保的材料來(lái)改善汽車的環(huán)保品質(zhì)，這絕對(duì)是明智之舉。”為了減輕車體重量，寶馬專注于研發(fā)碳纖維，并于上個(gè)月推出了采用碳纖維增強(qiáng)塑料車頂?shù)腗5轎車。豐田在Prius Prime和Lexus LC 500車型中也使用同樣的材料降低重量，并增加了電池的續(xù)航里程。

對(duì)捷豹來(lái)說(shuō)，鋁是重點(diǎn)材料。該公司表示，這種金屬的重量大約是同等數(shù)量鋼材的1/3。捷豹說(shuō):“每使用100公斤鋁作底盤，就能使車輛的二氧化碳排放量每公里減少9克，車的壽命到期前可節(jié)省800升燃料。”像康寧這樣的小眾組件制造商通常在擋風(fēng)玻璃和其他玻璃部件上使用了鋼化玻璃，而高科技玻璃比傳統(tǒng)的車窗玻璃輕了1/3。