日本研发新型材料：十年内取代汽车钢制零部件

10月1日消息，据英国广播公司报道，日本研究人员正在研究利用木浆制造一种强大的材料，可以在十年内取代汽车中的钢制部件。 此外，他们还将开发能够承受高温的塑料，以替代发动机附近部件中的金属。 这些创新将使汽车变得更轻、更高效。

▲图1：这款仿雪铁龙2CV采用果木制成。 未来的汽车会使用木质部件吗？

“人们急于尽可能减轻车辆重量，特别是那些污染较严重的车辆，例如 SUV 或皮卡车。”使汽车更轻意味着它使用更少的燃料。美国能源部表示，10%减轻车辆重量可以提高8%的燃油经济性。马蒂诺表示，制造商还希望电动汽车尽可能轻，这样一次充电就可以行驶更远的距离，并有助于解决车主面临的“电池续航里程焦虑”。

这就是不起眼的树木可以发挥作用的地方。 毕竟，数千年来，木材一直被用来建造船只、房屋和家具。 日本京都大学的研究人员表示，由木浆制成的材料可以与钢一样坚固，但重量却轻 80%。

▲图2：旧车的车门和侧面都是木头做的。木头经常用来制作汽车零件，但从来不会放在发动机附近

日本研究人员对由数百万个纤维素纤维（CNF）组成的木浆进行了化学处理，并将纤维素掺入塑料中。 他们表示，将纤维素与塑料混合可以制造出一种坚固的材料，可用于替代汽车中的钢制部件。 领导这项工作的京都大学教授 Hiroyuki Yano 表示，这种材料可用于制造门板、挡泥板和汽车网格。 研究人员正在与日本政府、汽车制造商和其他制造商合作开发这种材料。

纤维素纳米纤维已广泛用于从墨水到透明显示器的产品中。 尽管这些材料面临来自碳纤维等更商业化的轻质竞争对手的竞争，但矢野教授认为基于纤维素的组件可能是一个可行的替代品。 但 Frost & Sullivan 咨询公司的高级副总裁 Vivek Vaidya 也有一些问题需要回答。

▲图3：木材作为建筑材料已有数千年的历史

万达表示，“非性能部件”——除了发动机、变速箱和车轮之外的部件——可以使用木材大规模生产，但部件制造商可能难以跟上汽车生产的步伐。 “大多数部件都是按需供应的，因此当然无法保证木材或有机材料的及时供应，”他说。

在日本，研究人员正在研究用于汽车零部件的专用塑料。 日本先进科学技术研究所的 Tatsuo Kaneko 教授正在开发利用生物分子制成的塑料。 研究人员表示，这种新材料比钢更轻，并且可以承受高达 300 摄氏度的温度。 Tatsuo Kaneko 说：“塑料部件还没有在汽车发动机附近使用，因为它们不能承受高温。但我生产的生物塑料可以承受更高的温度。”

▲图4：日本研究人员称生物塑料可以替代发动机附近的金属部件

金子龙夫正在与日本汽车制造商、汽车零部件和电子产品制造商以及外国公司合作进行研究。 他表示，这种材料有望在五年内成为钢材的替代品，使用它的最大优点是可以显着减轻汽车的重量。 虽然较轻的塑料部件可能有助于减少汽车排放并增加电动汽车的续航里程，但它们是否会带来其他环境风险？

Tatsuo Kaneko 教授承认，用生物塑料替代玻璃等传统材料可能会增加污染，因为废物不可生物降解。 但他相信他的材料比传统塑料更环保。 他坚持认为，虽然生产传统的石油基塑料会产生大量二氧化碳，但生物塑料是由微生物制成的，产生的废物较少。

汽车制造商正在加速使用“绿色”材料。 Frost & Sullivan 的 Fanda 表示，制造商正在努力减少车辆的碳排放，而不仅仅是尾气排放。 此举有利于加强监管，考虑消费者需求。 英国和法国都计划到2040年禁止柴油和汽油汽车，以减少污染和碳排放。 作为全球最大的汽车市场，中国希望到2025年电动汽车和插电式混合动力汽车至少占其汽车销量的五分之一。

▲图5：轻量化碳纤维在高性能跑车中备受推崇

范达表示：“通过使用更加环保的材料来改善汽车的环境质量，绝对是明智之举。” 为了减轻车身重量，宝马重点开发碳纤维，并于上个月推出了一款采用碳纤维增强塑料的顶级M5轿车。 丰田在 Prius Prime 和雷克萨斯 LC 500 车型中使用相同的材​​料，以减轻重量并增加电池续航里程。

对于捷豹来说，铝是一种关键材料。 该公司表示，这种金属的重量约为同等重量钢材的三分之一。 捷豹表示：“底盘每使用 100 公斤铝，车辆每公里二氧化碳排放量减少 9 克，在车辆使用寿命内节省 800 升燃油。” 像康宁这样的小众零部件制造商经常在挡风玻璃和其他玻璃部件上使用钢化玻璃，而高科技玻璃比传统车窗玻璃轻1/3。