日本研發(fā)木制汽車部件：如鋼鐵堅固 重量輕80%

日本科研人員正在用木漿開發(fā)一種強大的材料，可在未來十年替代汽車的鋼制零部件。同時日本還在開發(fā)科承受高溫的材料，取代發(fā)動機附近部件的金屬。通過這些，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、分析和解決方案領導者IHS Markit首席汽車零部件分析師保羅·馬蒂諾（Paolo Martino）說:“人們急于盡可能地減少汽車重量，尤其是在那些污染更嚴重的汽車，比如SUV或皮卡。”減輕汽車體重意味著其消耗的燃料更少。美國能源部表示，汽車重量減少10%可使燃油經(jīng)濟性提高8%。馬蒂諾稱，制造商還希望電動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，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)被用來建造船只、房屋和家具幾千年了。日本京都大學的研究人員表示，一種由木漿制成的材料可以像鋼鐵那樣堅固，但重量要減輕80%。

日本研究人員用化學方法處理木漿，它由數(shù)以百萬的纖維素(CNF)組成，并利用這些纖維素融入塑料中。他們說，將纖維素與塑料混合可以制造出一種強大的材料，可用于替代汽車的鋼制零部件。京都大學領導這項工作的矢野浩之(Hiroyuki Yano)教授說，這種材料可以用來制造門板、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自更多商業(yè)化的輕量級對手的競爭，比如碳纖維，但矢野浩之教授認為，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高級副總裁維克·凡達(Vivek Vaidya)也有些疑問有待解答。

凡達表示，“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:“大多數(shù)零部件都是按需供應的，因此木材或有機材料能否及時供應無疑難以保證。”

在日本，研究人員正在研究汽車部件的專用塑料。來自日本先進科學技術(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，新材料的重量也比鋼輕，可以承受高達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，因為它們無法承受高溫。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)品制造商以及外國公司合作進行研究。他說，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，并增加電動汽車的行駛里程，但它們是否會帶來其他環(huán)境風險?

Tatsuo Kaneko教授承認，用生物塑料代替玻璃等傳統(tǒng)材料可能會增加污染，因為其垃圾是不可生物降解的。但他認為，與傳統(tǒng)塑料相比，他的材料對環(huán)境更友好。他堅持認為，生產(chǎn)以石油為基礎的傳統(tǒng)塑料會產(chǎn)生大量的二氧化碳，而生物塑料則是由微生物制造的，只會產(chǎn)生更少的廢物。

在汽車制造商中，使用“綠色”材料的動力正在加速。Frost&Sullivan的凡達說，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。此舉有利于加強監(jiān)管，并兼顧了消費者需求。英國和法國都計劃于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，中國希望到2025年，電動汽車和插電式混合動力車至少占到其汽車銷量的1/5。

凡達說:“通過使用更環(huán)保的材料來改善汽車的環(huán)保品質(zhì)，這絕對是明智之舉。”為了減輕車體重量，寶馬專注于研發(fā)碳纖維，并于上個月推出了采用碳纖維增強塑料車頂?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。

對捷豹來說，鋁是重點材料。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:“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。