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日本研究者告诉你 强度是钢铁5倍的木头长什么样
2017年08月28日 06:30 中国汽车报网 冯玉婷

  据外媒报道,近日,来自日本京都大学及数家零部件制造商的研究人员,从木材制成的木浆中,提取出一种名为纤维素纳米纤维(Cellulose Nanofibers)的新材料。这种新材料重量只有钢铁的1/5,但强度确是钢铁的5倍,未来有望取代钢铁成为汽车零部件的原材料。

  木头造汽车 有图有真相

  作为此项目的负责人,来自京都大学的矢野博之教授说,他的灵感来自一张Spruce Goose的老照片,Spruce Goose是1947年由一位来自美国的亿万富翁霍华德·休斯打造的一架全木质运货机,当时这是世界上最大的飞机。

Spruce Goose

  看到这张照片之后,矢野博之就想:“如果霍华德在当时就可以用木头制造出一架这么大的飞机,那为什么不能用木头制造出像钢铁一样结实的东西呢?”

  木头造汽车,看似匪夷所思,却有理有据。研发人员说,这种新型材料叫做纤维素纳米纤维,数十年之后它将可以真正替代钢铁材料,不过在此之前它还面临着碳质材料的挑战,并且要想真正实现商业化还有很长的路要走。

  目前,来自京都大学的研究员,以及来自日本电装公司(丰田最大的零部件供应商)和大协西川公司(丰田、马自达的供应商)的技术人员,正在研究用纤维素纳米纤维制成塑料。这种纤维素纳米纤维是木浆纤维分解成百分之几微米之后制成的。

  事实上,纤维素纳米纤维并不是什么新奇的材料,在此之前它就被广泛应用于多个产品,从墨水到各种透明制品,只不过真正应用到汽车上,要得益于此次“京都工艺法”。“京都工艺法”将经过初步化学加工的木浆纤维与塑料糅合在一起,同时分解为纳米纤维。值得一提的是,与其他生产方式相比,这种做法可将成本降低4/5。

  左边是木屑碎片,右边是经过初步化学加工并与塑料糅合在一起的木浆纤维,此时还没有转化为纤维素纳米纤维。

  矢野博之表示:“这可以说是纤维素纳米纤维最低成本,同时又最高效的应用,我们希望将其应用到汽车和航天器上。”

  目前,京都大学和零部件供应商正在打造一台用纤维素纳米纤维制成的原型车,并计划于2020年完成。

  谁能走到最后?

  丰田汽车负责车身设计的项目经理松代正德说:“减轻车身重量始终是摆在我们面前的难题,但我们十分清楚,要研发出轻量化的新材料,并且实现大规模量产需要付出很大的代价。”

  大协西川公司发言人幸彦石野说:“此前,我们一直将塑料看做是钢铁材料的替代品之一,现在有了纤维素纳米纤维,轻量化的车身就变得更有希望了。”

  近年来,电动汽车逐渐成为各车企重点研发的主流车型,众所周知,电池是电动汽车的核心部件,无奈电池成本居高不下,掣肘电动汽车的发展,而车身越轻越有助于降低能耗,因此全球各大车企和零部件供应商都想方设法减轻车身重量。

  目前,各车企为了研发轻量化材料可谓是不遗余力,此前宝马汽车就在电动汽车i3和7系汽车上应用新型材料CFRP(碳纤维增强聚合物)。而高强度钢和铝合金因其低成本和可回收等特性,已经是目前应用较为广泛的车身轻量化材料。

  现在,纤维素纳米纤维的价格是每公斤1000日元(约合9美元),矢野博之认为到2030年,价格可以降低一半,从而可以同高强度钢及铝合金一争高低。

  不过事情并没有那么简单,工业方面的专家认为到2025年,碳纤维的价格将降到每公斤10美元,同时高强度钢和铝合金的应用也会变得更加成熟,而要想把一种新材料应用到零部件当中,还需要时间和方法。一位来自Lux研究中心的应用材料分析师安东尼·维卡里对纤维素纳米纤维也持观望态度,认为现在就说它可以应用到汽车当中还为时尚早。

  编辑:张冬梅

责任编辑:张鹏
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