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木不如鋼? 京都大學(xué)用木漿研發(fā)輕量化材料

2017-08-16 09:41:05 作者：本網(wǎng)整理來源：蓋世汽車網(wǎng) 分享至：

據(jù)外媒報道，隨著全球車企對汽車輕量化的大力推動，部分日本零部件供應(yīng)商將目光轉(zhuǎn)向了木材。似乎大部分人不認(rèn)為木漿能替代鋼材，然而事實真的是這樣嗎？

定位汽車輕量化

輕量化，黑科技，前瞻技術(shù)，輕量化纖維素納米纖維，木漿纖維素納米纖維，京都大學(xué)研發(fā)纖維素納米纖維日本研發(fā)人員及汽車零部件供應(yīng)商表示，目前研發(fā)了一款新材料，其由木漿制成，重量僅為鋼材重量的五分之一，但其強(qiáng)度卻是鋼材的五倍。

該材料屬于纖維素納米纖維（cellulose nanofibers），在未來十年內(nèi)，該材料或許能成為鋼材的替代品，但仍面臨來自碳纖維材料的挑戰(zhàn)，其商業(yè)化進(jìn)程還有很長一段路要走。

對于車企而言，減輕車重非常關(guān)鍵，這關(guān)系到將電動車向主流車型的轉(zhuǎn)變。如今，電動車的車載電池價格相當(dāng)昂貴，但電池卻又是一款繞不過的重要零部件。因此，汽車減重將意味著所需電池的尺寸將相對較小，進(jìn)而實現(xiàn)削減成本的目的。

據(jù)負(fù)責(zé)豐田車身設(shè)計的項目經(jīng)理Masanori Matsushiro透露：“輕量化是豐田始終關(guān)注的重要議題。但在解決高企的制造成本問題前，豐田務(wù)必要尋找一款全新的輕量化材料，將其用于量產(chǎn)車型中，進(jìn)而降低公司的制造成本。”

三家機(jī)構(gòu)聯(lián)合研發(fā)纖維素納米纖維材料

輕量化，黑科技，前瞻技術(shù)，輕量化纖維素納米纖維，木漿纖維素納米纖維，京都大學(xué)研發(fā)纖維素納米纖維日本京都大學(xué)（Kyoto University）與電裝（豐田最大的供應(yīng)商）、大協(xié)西川株式會社（DaikyoNishikawa Corp）的研究人員共同致力于將塑料融入到纖維素納米纖維中。

纖維素納米纖維已在墨水、透明顯示面板（transparent displays）等各類產(chǎn)品中應(yīng)用，“京都工藝（Kyoto Process）”使其在車輛中的應(yīng)用成為可能。研究人員采用化學(xué)方法對木質(zhì)纖維進(jìn)行處理，將其揉入塑料內(nèi)。與此同時，研究人員將木漿纖維（wood pulp fiber）分解成數(shù)個1/100微米的納米纖維，進(jìn)而大幅削減其生產(chǎn)成本。與其他工藝相較，其成本僅為前者的1/5。

京都大學(xué)的教授Hiroaki Yano表示：“這是一款十分優(yōu)異的纖維素納米纖維應(yīng)用材料，其成本最低而性能卻最高，這就是京都大學(xué)研究團(tuán)隊將研究重心放到該材料在汽車及航空零部件應(yīng)用上的原因。”

京都大學(xué)與多家零部件供應(yīng)商正在研發(fā)一款原型車，該車型采用了纖維素納米纖維材質(zhì)，預(yù)計該車輛將于2020年完成。

大協(xié)西川株式會社與豐田及馬自達(dá)均有合作，該公司發(fā)言人Yukihiko Ishino表示：“我們一直致力于用塑料取代鋼材，公司期望纖維素納米纖維將提升實現(xiàn)上述目標(biāo)的可能性。”

各大車企紛紛采用其他輕量化替代性材料。寶馬i3緊湊型電動車及寶馬7系采用了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP），而高強(qiáng)度鋼及鋁合金等汽車輕量化材料的應(yīng)用范圍最廣，因為其價格相對便宜，且可循環(huán)再利用。

源自“史普魯斯之鵝（SPRUCE GOOSE）”的研究靈感

輕量化，黑科技，前瞻技術(shù)，輕量化纖維素納米纖維，木漿纖維素納米纖維，京都大學(xué)研發(fā)纖維素納米纖維Yano教授表示，他的研究靈感源自一張“史普魯斯之鵝”照片，那是一款貨運(yùn)飛機(jī)，于1947年由美國億萬富豪霍華德·休斯（Howard Hughes）制造，整個飛機(jī)全部由木材制成。這是當(dāng)時全球最大的一款飛機(jī)。

他表示：“我想到，若霍華德能找到用木材制造大型飛機(jī)的方法，為何我們不能也使用木材并提升其強(qiáng)度，與鋼材一較高下呢？”

目前，纖維素納米纖維的量產(chǎn)成本約為1000日元（約合9美元）/千克，Yano計劃在2030年將量產(chǎn)成本減半并投產(chǎn)，實現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益。由于該材料與塑料相結(jié)合，若要對成本約為2美元/千克的高強(qiáng)度鋼及鋁合金形成競爭力，務(wù)必要降低該款新材料的成本。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，2025年碳纖維材料的價格將跌至近10美元/千克。

分析師表示，鑒于部件制造商對產(chǎn)品線的翻新及將纖維素納米纖維用于其他汽車零部件的制造需要時間，在今后的很多年內(nèi)，高強(qiáng)度鋼材及鋁材將成為更受歡迎的新替代性材料。

位于波士頓的勒克斯研究公司（Lux Research）的應(yīng)用材料分析師Anthony Vicari表示：“盡管Yano博士的項目被證明是正確可行的，但該材料在汽車零部件領(lǐng)域的應(yīng)用仍是件大事情。”但就目前的情況看，還存在一定的不確定性。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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