日本正在研究一種可能比碳纖維更強大的車(chē)身輕量化材料

纖維素納米纖維的比重是鋼的五分之一，但強度是鋼的五倍。

 

　　幾乎每一家汽車(chē)制造商都在追求輕量化，因為無(wú)論從油耗還是性能層面上而言，輕量化對汽車(chē)都有益處。但不要忽略了另一個(gè)事實(shí)——要讓更輕的材料實(shí)現更強的安全性，則會(huì )增加不少成本。因此，關(guān)于輕量化這一舉措更準確的說(shuō)法是，嚴苛的法規讓他們不得不把汽車(chē)變得更輕。

　　壓力之下人往往會(huì )迸發(fā)出靈感和創(chuàng )意，比如碳纖維、鋁鎂合金、樹(shù)脂等。

　　眼下，一家日本汽車(chē)零部件制造商正在研發(fā)一種奇葩的全新材料。據悉，這種從木漿中提取的纖維素納米纖維材料比重只有鋼材的五分之一，但強度卻是后者的五倍。

　　研究者表示，這種纖維素納米纖維材料可以在未來(lái)數十年的時(shí)間里成為鋼的良好替代品。不過(guò)，該材料目前面臨的最大對手就是碳基材料——比如碳纖維。

　　在商業(yè)化進(jìn)程上，碳纖維已經(jīng)在諸多超跑以及例如寶馬這類(lèi)豪華汽車(chē)制造商的產(chǎn)品中有所運用。而纖維素納米纖維材料尚處于研究階段。

　　另一層面上，電動(dòng)汽車(chē)的普及化使得輕量化的重要性比從前更高，因為它對于電動(dòng)汽車(chē)的最重要參數——續航里程有著(zhù)至關(guān)重要的作用。電池作為電動(dòng)汽車(chē)中最核心的部件，成本尚處于高位，因此輕量化成為了一項可以“四兩撥千斤”的技術(shù)。

　　汽車(chē)制造商們早已深諳此道。豐田汽車(chē)車(chē)身設計部門(mén)項目經(jīng)理Masanori Matsushiro認為，輕量化對于車(chē)身設計來(lái)說(shuō)是一個(gè)永恒的重要議題。不過(guò)，他指出：“我們仍然需要考慮到因為加工新材料所需的新技術(shù)，以及因此增加的制造成本。尤其是當它們應用在大規模量產(chǎn)階段到時(shí)候?！?

　　京都大學(xué)研究人員、電裝（DENSO）等零部件供應商以及DaikyoNishikawa公司正在共同研究如何將塑料與納米纖維結合。據研究人員介紹，纖維素納米纖維是由木漿纖維打破變小成幾百微米后制成，一微米長(cháng)相當于千分之一毫米。

　　在汽車(chē)行業(yè)以外的領(lǐng)域，納米纖維已用在許多產(chǎn)品中，比如墨水、透明顯示屏。而通過(guò)研究人員聯(lián)合研發(fā)的“Kyoto Process”制作工藝，該材料就可以用在汽車(chē)中。

　　據研究人員介紹，“Kyoto Process”對木纖維進(jìn)行化學(xué)處理，使之與塑料融合，使之成為納米纖維。通過(guò)這種技術(shù)后，制造成本可以大幅降低，約為傳統工藝的五分之一。

　　京都大學(xué)教授Hiroaki Yano表示：“（我們正在研究的項目）是纖維素納米纖維低成本、高性能應用的好案例。因此我們很期待看它如何應用在汽車(chē)制造、甚至飛機制造領(lǐng)域?！?

　　其透露，京都大學(xué)與供應商合作伙伴正在開(kāi)發(fā)一款使用納米纖維作為車(chē)身的原型車(chē)，希望在2020年之前完成該項目。

　　豐田、馬自達都是DaikyoNishikawa的客戶(hù)。該公司新聞發(fā)言人Yukihiko Ishino說(shuō)：“我們一直將塑料作為鋼鐵的替代品之一，希望納米纖維能將我們的可選材料范圍進(jìn)一步擴大?！?

　　Hiroaki Yano表示，他之所以發(fā)起此項研究是受到了“Spruce Goose”的影響，后者是一架運輸飛機。它在1947年由美國企業(yè)家霍華德·休斯（Howard Hughes）制造，這家飛機幾乎全用木材制造。當時(shí)，Spruce Goose是世界上最大的飛機。Hiroaki Yano于是想到，“既然霍華德·休斯可以用木材制造大型飛機，那為什么不能用木材中提煉出強度和鋼一樣的材料呢？”

　　當前，1千克納米纖維材料的成本約為9美元。Hiroaki Yano的目標是，在2030年之前將其成本降低一半。由于它可以與塑料結合應用，這樣一來(lái)，這種材料與鋁合金等高剛度材料相比就有了更大的競爭優(yōu)勢。

　　專(zhuān)家預測，當前被認為汽車(chē)中應用最貴的輕量化高強度材料——碳纖維，到了2025年價(jià)格會(huì )降到每千克10美元。

　　分析師認為，近期鋁合金仍然是最流行的輕量化材料。畢竟例如納米纖維這類(lèi)材料生產(chǎn)時(shí)需要改造生產(chǎn)線(xiàn)。

　　波士頓Lux Research應用材料分析師安東尼·維卡里表示，如果Hiroaki Yano的項目能夠成功，那將是個(gè)重大突破。