未来十年 植物基等轻量化材料或广泛应用

（图源：nikkei）

新能源汽车讯 据外媒报道，汽车制造商不断寻找方法，使产品更加节能、更环保。因此，日本化学和造纸生产商开发汽车新材料的竞赛也在不断升温。

日本大王制纸公司（Daio Paper）在汽车车身面板中加入纤维素纳米纤维（CNF）。生产这种植物基材料时，需将纸浆纤维分解成纳米尺度，或十亿分之一米，然后制成薄片。这种材料既轻又坚固：重量只有钢的五分之一，强度是钢的五倍。日本一个赛车队采用大王公司的CNF材料，打造汽车引擎盖和车门。大王公司希望，未来能将这种材料应用于量产汽车。

CNF材料的开发始于2000年。从2013年起，日本大王纸业和日本造纸集团（Nippon Paper Industries） 一直在试制这种材料。另外，日本王子制纸集团（Oji Holdings）正在开发一种由树脂和CNF组成的材料，希望未来十年的销售额能达200亿日元（1.8亿美元）。

其他一些材料制造商正在研究树脂。日本帝人公司（Teijin）生产聚碳酸酯树脂，为汽车提供另一种车窗玻璃材料，重量是以前的一半，抗冲击能力达到200倍。这种材料拥有特殊的保护涂层，不像标准聚碳酸酯树脂那样易受磨损。京都电动汽车初创公司GLM，正考虑将这种材料用于量产汽车。澳大利亚电动汽车初创公司AEV Robotics也有意采用帝人公司的树脂，并希望在2025年之前推出相关车型。日本化工巨头旭化成（Asahi Kasei）致力于将改性聚苯醚用于隔热和其他用途。这种材料重量轻，而且耐热性强。

在汽车中应用新材料的重要制约因素是价格。一般来说，汽车钢板的价格在每公斤不到1美元到几美元之间。相比之下，CNF材料的价格可能高达每公斤90美元，聚碳酸酯树脂的成本估计是钢板的几十倍。但是，随着环保法规越来越严格，以及越来越推崇低碳排放，尽管成本相对较高，使用这些新材料，仍然可以获得经济效益。目前，各生产商也在努力降低成本。

自2000年以来，碳纤维被广泛用于制造飞机。目前，其价格已降至每公斤18美元左右，可以应用于高端汽车。虽然材料成本是钢板的10－20倍，但仍然具有应用价值，因为它的重量大约是钢的四分之一，强度是钢的10倍。据估计，到2030年，全球汽车碳纤维市场将达到5600亿日元，是2018年的6倍。

日本贸易部敦促制造商，到2030年，将CNF材料的生产成本降至每公斤500日元（约合32人民币元）或更低。据估计，车用增强型CNF树脂的市场价值可能达到6000亿日元。如果能够在车上大规模使用这种材料，达到每年2万辆或更多车辆，可以显著降低生产成本。

随着全球竞争加剧，汽车制造商必须尽量减少碳排放。采用轻质材料，可以最大限度地提高汽车的续航里程。制造商不能仅仅着眼于成本本身，而忽视使用新材料。美国汽车研究中心（Center for Automotive Research）估计，到2040年，在汽车部件总重中，包括树脂和碳纤维在内的非金属部件将占15%，。目前比例仅达到几个百分点，2010年仅为1%。

随着新材料不断涌现，将树脂或碳纤维与钢板融合的技术，越来越受欢迎。因为传统粘合剂的耐久性有限，而铆钉会增加车重，所以，材料制造商正在努力探讨构建部件的新方法。东丽工业（Toray Industries）开发一种叫做聚苯硫醚的树脂。这种材料可以作为粘合剂，具有很高的耐热性和耐腐蚀性。2018年夏天，神户钢铁（Kobe Steel）在办公场所开设汽车连接技术展示厅，其亮点之一在于搅拌摩擦焊接系统，利用摩擦产生的热量，将不同的材料粘合在一起。

复合材料3D打印机也越来越受到关注。打印机使用激光和其他工具，将粉末状金属和树脂等材料，通过逐层打印的方式，组成高度耐用的物体。美国3D打印机制造商Stratasys是开发这项技术的公司之一。