如今,全球汽車制造商都想制造更輕的汽車,在這種大趨勢下,日本組件供應商準備用木頭替代鋼鐵,看起來似乎不可能,實際卻是可能的。
日本研究人員與汽車組件制造商認為,用木纖維制造的原材料重量只有鋼鐵的五分之一,但強度好5 倍。這種材料就是細胞膜質(zhì)納米纖維。在未來幾十年里,新材料也許可以替代鋼鐵,研究人員稱,雖然這種材料面臨碳材料的競爭,在很長一段時間內(nèi)也難以商用。
減少汽車的重量相當關鍵,制造商正在發(fā)力,想讓電動汽車普及。電池非常昂貴,不過卻是極為關鍵的組件,如果汽車重量降低,用來驅(qū)動汽車的電池數(shù)量也就可以相應減少,從而節(jié)省成本。豐田車身設計項目經(jīng)理Masanori Matsushiro 表示:“對于我們來說減輕重量一直是個問題。除此之外,當我們在大規(guī)模生產(chǎn)的汽車中使用新的輕量材料時,先要解決高昂的制造成本問題。”
京都大學研究人員與大型組件供應商合作,比如Denso(它是豐田最大的供應商),還有Daikyo Nishikawa ,一起研究如何將塑料與納米纖維結(jié)合。細胞膜質(zhì)納米纖維是木漿纖維打破變成幾百微米之后制成的,1微米相當于1 毫米的千分之一。
細胞膜質(zhì)納米纖維已經(jīng)用在許多產(chǎn)品中,比如墨水、透明顯示屏,有了Kyoto Process 技術(shù)就可以用在汽車中。Kyoto Process對木纖維進行化學處理,使之與塑料融合,同時又可以變成納米纖維,采用這種技術(shù)制造可以大幅降低成本,相當于其它工藝的五分之一。
京都大學教授Hiroaki Yano 是項目的領導者,他說:“這是細胞膜質(zhì)納米纖維以低成本、高性能投入應用的好案例,我們專心研究如何用它制造汽車、飛機組件?!本┒即髮W與汽車組件供應商合作,正在開發(fā)一款原型汽車,它用到了細胞膜質(zhì)納米纖維組件,2020年就會開發(fā)完成。
汽車制造商還使用了其它輕量替代材料。例如寶馬在i3電動汽車和7 系列轎車中使用了CFRPs (碳纖維增強聚合物),就目前來看,如果選擇輕量材料,制造商一般傾向于高密度鋼鋁合金,因為便宜、可以回收。
Hiroaki Yano教授表示,他之所以發(fā)起此項研究是受到了Spruce Goose 的影響,Spruce Goose是一架運輸飛機,于1947 年由美國億萬富翁、企業(yè)家霍華德·休斯制造,飛機幾乎全部用木頭制造。當時,那可是世界上最大的飛機。Hiroaki Yano 教授指出:“如果休斯用木頭制造大型飛機,為什么不用木頭制造一種材料,讓它像鋼鐵一樣堅固?”
目前,生產(chǎn)1千克細胞膜質(zhì)納米纖維目前的成本約為1000 日元(9美元)。Hiroaki Yano相信,2030 年之前可以讓成本下降一半,這樣從經(jīng)濟角度看就可以變成一種可用產(chǎn)品,因為它可以與塑料結(jié)合,與高密度鋼鋁合金相比就有了競爭優(yōu)勢。此外,有產(chǎn)業(yè)專家預測,到2025年,碳纖維價格會降到每千克10 美元。
咨詢熱線
0769-8337 2966