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日本人用木头造汽车组件 降低汽车重量
来源: 发布时间:[2017/8/16]
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日本人用木头造汽车组件 降低汽车重量

  全球汽车制造商都想制造更轻的汽车,在这种大趋势下,日本组件供应商准备用木头替代钢铁,看起来似乎不可能,实际却是可能的。
日本研究人员与汽车组件制造商认为,用木纤维制造的原材料重量只有钢铁的五分之一,但是强度好5倍。
  这种材料就是细胞膜质(cellulose)纳米纤维。cellulose又叫作纤维素,或者叫细胞膜质,它就是植物细胞壁材料,可以用来制造塑料、纸。在未来几十年里,新材料也许可以替代钢铁,研究人员称,虽然这种材料面临碳材料的竞争,在很长一段时间内也难以商用。
  减少汽车的重量相当关键,制造商正在发力,想让电动汽车普及。电池非常昂贵,不过却是极为关键的组件,如果汽车重量降低,用来驱动汽车的电池数量也就可以相应减少,从而节省成本。
  丰田车身设计项目经理Masanori Matsushiro表示:“对于我们来说减轻重量一直是个问题。除此之外,当我们在大规模生产的汽车中使用新的轻量材料时,先要解决高昂的制造成本问题。”
  京都大学研究人员与大型组件供应商合作,比如Denso,它是丰田最大的供应商,还有DaikyoNishikawa,一起研究如何将塑料与纳米纤维结合。细胞膜质纳米纤维是木浆纤维打破变成几百微米之后制成的,一微米相当于一毫米的千分之一。
  细胞膜质纳米纤维已经用在许多产品中,比如墨水、透明显示屏,有了“Kyoto Process”技术就可以用在汽车中。“Kyoto Process”对木纤维进行化学处理,使之与塑料融合,同时又可以变成纳米纤维,采用这种技术制造可以大幅降低成本,相当于其它工艺的五分之一。
  京都大学教授Hiroaki Yano是项目的领导者,他说:“这是细胞膜质纳米纤维以低成本、高性能投入应用的好案例,正因如此,我们专心研究,看看如何用它制造汽车、飞机组件。”
  京都大学与汽车组件供应商合作,正在开发一款原型汽车,它用到了细胞膜质纳米纤维组件,2020年就会开发完成。
丰田、马自达都是DaikyoNishikawa的客户,DaikyoNishikawa新闻发言人Yukihiko Ishino说:“我们一直将塑料作为钢铁的一种替代品,希望细胞膜质纳米纤维能将我们的目标范围扩大。”
  汽车制造商还使用了其它轻量替代材料。例如宝马在i3电动汽车和7系列轿车中使用了CFRPs(碳纤维增强聚合物),就目前来看,如果选择轻量材料,制造商一般倾向于高密度钢铝合金,因为便宜、可以回收。
Hiroaki Yano说,他之所以发起此项研究是受到了“Spruce Goose”的影响,Spruce Goose是一架运输飞机,1947年美国亿万富翁、企业家霍华德·休斯(Howard Hughes)制造的,飞机几乎全部用木头制造。当时,Spruce Goose可是世界上最大的飞机。
  他说:“如果休斯可以找到方法用木头制造大型飞机,为什么不用木头制造一种材料,让它像钢铁一样坚固呢?”
生产1千克细胞膜质纳米纤维目前的成本约为1000日元(9美元)。Hiroaki Yano相信2030年之前可以让成本下降一半,这样从经济角度看就可以变成一种可用产品,因为它可以与塑料结合,与高密度钢铝合金相比就有了竞争优势,现在合金的成本约为每千克2美元。
  产业专家预测,到了2025年碳纤维价格会降到每千克10美元。
  在分析师看来,未来许多年里高密度钢铝合金会成为更流行的替代品,毕竟组件制造商需要改变生产线,找到办法快速将新材料用在汽车组件上,比如细胞膜质纳米纤维。
  安东尼·维卡里(Anthony Vicari)是波士顿Lux Research的应用材料分析师,他说,如果Yano的项目被证明是正确的,那会是一个大突破。

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