東麗採用新材料 「柔韌聚合物」 設計的全新概念車

東麗Carbon Magic公司開發出了新型「柔韌聚合物」—— 「ItoP」 。「柔韌聚合物」是通過在碳纖維強化塑料（CFRP）中導入分子結合部會滑動的環狀聚合物結構，提高 CFRP 抗疲勞特性的新材料。利用該材料，實現了擁有圖1的形狀和表1材料性能的概念車。

下面根據各項要素具體介紹 「ItoP」 的特色和開發內容。

（1）造型設計與空氣動力

圖1和圖2所示的外觀形狀體現了只有以柔軟和堅韌為主題使整個車身全部採用樹脂才能實現的設計概念。由連續曲面構成的面、大面積的玻璃區域和車門開口、獨立的前擋泥板以及被覆蓋的後輪等打造了具有未來感的造型，同時實現了有助於節能的出色空氣動力性能。

圖1：「ItoP」的外部設計　圖2：「ItoP」的外部俯視圖

圖3：空氣動力解析

（2）承載式車身

從輕量性、高剛性和抗撞擊性的角度出發，車架採用帶外板的承載式結構，圖4所示部分通過一體成型製造。與由碳纖維和熱固性樹脂構成的複合材料所擁有的優異特性相結合，為設計概念的成立做出巨大貢獻。除提高設計自由度、如採用大開口車門等之外，還能最大限度削減零部件數量，實現合理的車身布局，由此明顯減輕了車重。與普通的金屬制承載式車架相比，重量由 300kg 減至 140kg，減輕 50% 以上。

圖4：車身

（3）懸掛

以前難以實現樹脂化的懸掛部件通過採用此次開發的導入環狀聚合物結構的CFRP，也實現了要求的性能和功能，達到實用化水平。主要的懸掛構成部件自不必說，變形較大的彈簧部分也全部採用 CFRP。前懸掛採用板簧式，還兼作雙橫臂懸掛的懸臂（圖5），不但為實現獨具特色的獨立型擋泥板做出了貢獻，複合材料結構所擁有的減震性也值得期待。後懸掛採用螺旋彈簧式（圖6），均具備能充分承受反覆變形的疲勞特性。

圖5：前懸掛　圖6：後懸掛

（4）車窗材料

車窗玻璃（圖7）採用本項目開發的兼具高剛性和高韌性的透明樹脂。這樣，在減輕玻璃構件重量的同時，還可以增加受到衝擊時的抗破裂性，能提高安全性，比如防止飛來物體擊穿玻璃及碎片飛散等。

圖7：後車窗

（5）輪胎和輪轂

「ItoP」 安裝了為此次項目新開發的創新橡膠材料專用輪胎（圖8）。耐摩耗性提高，為輪胎材料的省資源化做出貢獻，滾動阻力推算為5%，而且通過窄邊化和大直徑化降低了空氣阻力，這些都有助於實現節能。

圖8：輪胎和輪轂

另外，輪轂與懸掛部件一樣，採用導入了環狀聚合物結構的 CFRP，抗衝擊性得到改善，包括輪胎在內的簧下旋轉部位的輕量化為提高車輛整體性能做出巨大貢獻。

（6）碰撞吸能盒

「ItoP」 的側面和前部配備了由採用環狀聚合物結構的聚醯胺和玻璃纖維的複合材料構成的衝擊吸收體（圖9、10）。以前能量吸收體一般採用金屬製造，此次通過採用複合材料實現了輕量化。

圖9：側面碰撞吸能盒　圖10：前部碰撞吸能盒

（7）電池組

收納EV系統的鋰離子二次電池模塊的箱體及其基礎構件也採用 CFRP 製造，由此將重量減輕約 30%，而且提高了抗衝擊性（圖11）。

圖11：電池組

（8）內飾

內飾板大部分採用 CFRP 製造，通過作為承載式車架和車門結構的一部分使用，有助於確保車身剛性和實現輕量化。另外，座椅構件也採用導入環狀聚合物結構的CFRP製造，不但減輕了重量，還得以採用韌性出色的薄板殼結構。

（9）其他特點

前排能乘坐1人、後排乘坐2人，前座可以收起，並且採用雙轉向桿式方向盤，這些均考慮了未來的全自動駕駛，追求后座乘員的舒適性。另外，從車門的開關到駕駛相關的操作和信息監控，全部採用基於智能手機和平板電腦的系統。此外，可以大幅度向前上方打開的電動輔助車門（重量為35千克/單側）是通過採用與承載式車身相同的材質和結構減輕重量實現的。

（10）溫室氣體（GHG）削減效果

如上所述，以輕量化為首，「ItoP」 採用了各種追求節能性的開發技術。東京大學的平尾教授等人對 「ItoP」 的解析確認，製造及行駛10萬公里後的 GHG 排放量與傳統的發動機車相比有望削減 13.7％，與採用鋼和玻璃等傳統材料製造的 「ItoP」 相比有望削減 11.4％（圖12）。排放量減少主要得益於通過輕量化提高燃效、削減所需的蓄電容量及安裝低燃耗輪胎的乘積效應。

圖12：GHG削減效果

（11）在其應用

通過此次製造 「ItoP」，掌握了相關材料所具備的特質和特徵，目前還在探索用於汽車以外用途的可能性。利用材料的優異韌性和疲勞性製造殘疾人運動員使用的板簧式假肢後確認，不但像預期那樣提高了性能，在損壞狀態下也不容易完全斷裂成兩截（圖13（左）），因此即使損壞也不容易造成碎片飛散。

圖13：假肢板簧　（（左）新開發的材料，（右）以前的材料）

除此之外，還開始試著用於反覆擊球的曲棍球棒（圖14），已開始進行台架測試和實地使用評測，評測成果備受期待。

圖14：曲棍球棒

表1：「ItoP」的主要參數

文 JST客觀日本編輯部

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！