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日本研發木質汽車零部件:如鋼鐵堅固 重量輕80%

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這個仿製的雪鐵龍2CV是用果木製作的,未來的汽車會用木製部件嗎?

【網易科技訊 10月1日消息】據BBC報道,日本研究人員正致力於用木漿製造出一種強大的材料,這種材料可在十年內取代汽車的鋼製零部件。此外,他們還將開發能夠承受高溫的塑料,以取代發動機附近部件的金屬。這些創新都將讓汽車體重變得更輕,且更加高效。

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:「人們急於儘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%可使燃油經濟性提高8%。馬蒂諾稱,製造商還希望電動汽車的體重儘可能的減輕,這樣他們就可以在單次充滿電後行駛更遠,並幫助解決車主面臨的「電池裡程焦慮症」。

這就是不起眼的樹木可以發揮作用的地方。畢竟,木材已經被用來建造船隻、房屋和傢具幾千年了。日本京都大學的研究人員表示,一種由木漿製成的材料可以像鋼鐵那樣堅固,但重量要減輕80%。

老式汽車的門和側面都是木材所制。木材常用於製造汽車零件,但從來不曾放在發動機附近

日本研究人員用化學方法處理木漿,它由數以百萬的纖維素(CNF)組成,並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製造出一種強大的材料,可用於替代汽車的鋼製零部件。京都大學領導這項工作的矢野浩之(Hiroyuki Yano)教授說,這種材料可以用來製造門板、擋泥板和汽車網。研究人員正與日本政府、汽車製造商和其他製造商合作開發這種材料。

纖維素納米纖維已經被廣泛應用於各種產品中,從墨水到透明顯示器。儘管這些材料面臨著來自更多商業化的輕量級對手的競爭,比如碳纖維,但矢野浩之教授認為,基於纖維素製造的部件可能是可行的替代方案。但是,諮詢公司Frost&Sullivan高級副總裁維克·凡達(Vivek Vaidya)也有些疑問有待解答。

幾千年來,木材始終被用作建築材料

凡達表示,「非性能部件」(即除引擎、變速器和車輪之外的部件)都可以利用木質材料大量生產,但零部件製造商可能難以跟上汽車生產的步伐。他說:「大多數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研究所的Tatsuo Kaneko教授正在開發利用生物分子製造的塑料。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。但是我所生產的生物塑料可以承受更高的溫度。」

日本研究人員說,生物塑料可以替代發動機附近的金屬部件

Tatsuo Kaneko正在與日本汽車製造商、汽車零部件和電子產品製造商以及外國公司合作進行研究。他說,這種材料有望在5年內成為鋼鐵的替代品,使用它的最大優勢在於可大幅減輕汽車的重量。雖然較輕的塑料部件可能有助於減少汽車尾氣排放,並增加電動汽車的行駛里程,但它們是否會帶來其他環境風險?

Tatsuo Kaneko教授承認,用生物塑料代替玻璃等傳統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,與傳統塑料相比,他的材料對環境更友好。他堅持認為,生產以石油為基礎的傳統塑料會產生大量的二氧化碳,而生物塑料則是由微生物製造的,只會產生更少的廢物。

在汽車製造商中,使用「綠色」材料的動力正在加速。Frost&Sullivan的凡達說,製造商們正努力減少汽車的碳排放量,而且不僅僅限於尾氣的排放。此舉有利於加強監管,併兼顧了消費者需求。英國和法國都計劃於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佔到其汽車銷量的1/5。

輕型碳纖維在高性能跑車中倍受推崇

凡達說:「通過使用更環保的材料來改善汽車的環保品質,這絕對是明智之舉。」為了減輕車體重量,寶馬專註於研發碳纖維,並於上個月推出了採用碳纖維增強塑料車頂的M5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,並增加了電池的續航里程。

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省800升燃料。」像康寧這樣的小眾組件製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的車窗玻璃輕了1/3。 (小小)


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