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日本科学家开脑洞:木头也能用来造汽车
http://fengjiujun5.cn  2019/6/12 15:30:59  

据CNBC北京时间8月15日报道,全球汽车厂商都在竞相减轻汽车重量,促使部分日本汽车厂商考虑使用其他材料取代钢铁,这是这种材料有点出人意料:木头。

▲京都大学教授Hiroaki Yano

日本研究人员和汽车零部件厂商表示,利用木纤维制成的一种材料,重量仅为钢铁的五分之一,但强度却是后者的5倍。

他们表示,未来数十年,被称作纳米纤维素的这种材料将能取代钢铁——不过它面临着碳基材料的竞争,但其商业化还需要相当长一段时间。

由于汽车厂商希望电动汽车成为主流商品,减轻汽车重量将非常关键。电池是电动汽车中一个成本很高、必不可少的零部件,减轻汽车重量意味着更少的电池就足以为电动汽车提供动力。

丰田负责车身设计的项目经理Masanori Matsushiro表示,“对于我们来说,减轻重量是一个永恒的命题。但是,我们必须首先解决制造成本高的问题,然后越来越多重量更轻的新型材料才能应用在量产型汽车中。”

京都大学以及主要零部件供应商——例如Denso和DaikyoNishikawa——的研究人员,在开发混合有纳米纤维素的塑料。

纳米纤维素已经被应用在包括从墨水到透明显示屏在内的各种产品中,但“京都工艺”(Kyoto Process)为它们应用在汽车中提供了可能。根据“京都工艺”,经过化学处理的木纤维与塑料混合,同时被分解为纳米纤维素,而生产成本只相当于其他工艺的约五分之一。

▲木屑和纤维将经过化学处理

主持这项研究的京都大学教授Hiroaki Yano在接受路透社采访时说,“这是纳米纤维素成本最低、性能最高的应用,这是我们致力于把它应用在汽车和飞机零部件中的原因。”

京都大学和汽车零部件厂商目前在开发使用纳米纤维素零部件的汽车原型,预计这一工作将在2020年完成。

汽车零部件厂商DaikyoNishikawa发言人Yukihiko Ishino表示,“我们一直在研究利用塑料取代钢铁,我们希望纳米纤维素能增加这种可能性。”

汽车厂商还在使用其他轻型材料。宝马在i3电动汽车和7系中使用碳纤维增强的聚合物。高强度钢和铝合金目前是应用最广泛的轻型材料,因为它们价格更低、可以回收。

Yano表示,他在研究中受到“Spruce Goose”照片的启发。“Spruce Goose”是1947年由美国亿万富豪霍华德·休斯(Howard Hughes)制造的飞机,几乎全部使用木头制成。当时,它是世界上最大的飞机。

他说,“我认为,既然霍华德·休斯能利用木头建造一架大型飞机,为什么不能利用木头生产出强度堪比钢铁的材料。”

目前,1公斤纳米纤维素的生产成本约为1000日元。

Yano计划到2030年把纳米纤维素生产成本降低一半,这将使它在经济上具有竞争力,因为纳米纤维素还需要与塑料混合,在生产成本上可以与高强度钢和铝合金竞争,后者的生产成本约为每公斤2美元。

业界专家预计,到2025年,碳纤维的生产成本将下跌至约每公斤10美元。

分析师指出,考虑到零部件厂商需要改造生产线,解决把纳米纤维素等新材料用于其他汽车零部件的问题,未来许多年内,高强度钢和铝合金将仍然是应用更广泛的替代型材料。

波士顿Lux Research应用材料分析师安东尼·维卡里(Anthony Vicari)表示,如果Yano的项目证明能够成功,它“将是非常重要的”。但迄今为止,这还是“个很大的问号”。


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