材料革命推動(dòng)汽車從“鋼鐵、石油”走向“樹脂、植物”
“汽車用鐵制造”的觀念正在發(fā)生變化。輕量材料和植物樹脂已經(jīng)開始替代鐵。
2010年12月1日，日本東京都一酒店內(nèi)舉辦了超小型電動(dòng)汽車（EV）“Miluira”的發(fā)布會(huì)。該車以助力自行車（四輪）的名義注冊(cè)，定員為1人。采用原來的鉛電池，充電一次可行駛的續(xù)航距離為35km。最大特點(diǎn)是重量控制在了350kg。
該車由靜岡縣浜松市的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)Takayanagi負(fù)責(zé)開發(fā)及制造。“底盤采用鋁制。自主生產(chǎn)的馬達(dá)機(jī)殼采用碳纖維強(qiáng)化樹脂（CFRP），由此減輕了重量”，高柳力也社長(zhǎng)這樣強(qiáng)調(diào)該車的革新性。
兩天后，日產(chǎn)汽車又在橫濱市發(fā)布了全球首款量產(chǎn)型EV“LEAF”（中國(guó)名：聆風(fēng)）。續(xù)航距離為200km（JC08模式）。LEAF也通過采用新型蓄電池及輕量化技術(shù)，延長(zhǎng)了續(xù)航距離。重量約為1.5噸。實(shí)際上，最初開發(fā)時(shí)按照與同級(jí)別汽油車相同的部件及部材計(jì)算了一下，重量將近3噸。而該公司通過采用鋁制車門，并使用大量雖薄但強(qiáng)度高的高張力鋼板作為構(gòu)造材料，使整體重量減小了一半。
EV需配備數(shù)百kg的蓄電池，因此一般情況下比汽油車重。而車輛重量左右續(xù)航距離等基本性能。可以說，輕量化確實(shí)是個(gè)生死攸關(guān)的課題。EV除了動(dòng)力源之外，還使車體材料實(shí)現(xiàn)了突破性飛躍。
內(nèi)裝表皮的8成以植物為原料
豐田在2011年初上市的雷克薩斯“CT200h”，內(nèi)裝使用以植物為原料的生物PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）樹脂。PET原料中的部分物質(zhì)——乙二醇（Monoethylene Glycol）是由甘蔗制成的。生物PET與源于石油的PET具有完全相同的強(qiáng)度特性及成形性，可完全代替使用。
豐田掌握每款車型從生產(chǎn)到使用、廢棄整個(gè)生命周期（LC）的二氧化碳排放量，并一直致力于減排工作。從碳中和（即使排放通過光合作用而固定的碳，二氧化碳增減也沒有變化）這一觀點(diǎn)來看，植物樹脂對(duì)整個(gè)LC內(nèi)的二氧化碳減排非常有效。隨著中國(guó)的快速發(fā)展，人們?cè)絹碓綋?dān)心石油價(jià)格上漲，在這一背景下，采用植物原料還具有可減少石油依賴性的優(yōu)勢(shì)。
此前利用植物樹脂時(shí)，與源于石油的樹脂相比，需要對(duì)強(qiáng)度及成形性較差的聚乳酸進(jìn)行改進(jìn)后再使用。而生物PET亮相后，可能會(huì)使樹脂原料迅速向植物轉(zhuǎn)換。豐田2009年12月上市的“SAI”就將6成的內(nèi)裝表面替換成了以聚乳酸為主體的植物原料。并計(jì)劃2011年內(nèi)，投放通過導(dǎo)入生物PET使8成內(nèi)裝換成植物樹脂的新車型。
溫暖化對(duì)策及脫石油意識(shí)的強(qiáng)化，使汽車的材料也不斷發(fā)生變化。目前作為主導(dǎo)的是CFRP等輕量材料及植物樹脂等。
在靜岡縣浜松市設(shè)立的浜松產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造中心將新一代汽車的亮相視為“第2次汽車革命”，并在2009年與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)成立了研究會(huì)。研究課題包括CFRP、鈦及超高張力鋼板等新材料。汽車革命也是一場(chǎng)材料革命。
上市超小型EV“Miluira”的Takayanag也是研究會(huì)的成員企業(yè)。汽車的材料革命使材料通過汽車產(chǎn)業(yè)幸存下來的同時(shí)，還會(huì)帶來新的商機(jī)。
試制“全樹脂EV”
帝人公司2010年3月發(fā)布了概念車“PU_PA EV”。該車為雙座車，續(xù)航距離為100km。車體及構(gòu)造部材采用CFRP，車窗采用聚碳酸酯，實(shí)現(xiàn)了輕量化，座席及腳墊采用了生物PET。通過主要部材樹脂化，車輛重量控制在了437kg。據(jù)稱這只是原來同款EV的一半左右。
該公司已經(jīng)向豐田“雷克薩斯LFA”供應(yīng)了碳纖維及聚碳酸酯。LFA采用的聚碳酸酯是主要用于三角窗（Quarter Window，后部小窗戶）的小型部材，而該公司還用其成功試制出了1.7m2的大尺寸面板。
帝人試制出了聚碳酸酯制大尺寸（1.7m2）車頂面板
目前汽車樹脂化正在向內(nèi)部部材穩(wěn)步推進(jìn)。其中，油箱最具代表性。歐美約8～9成，日本國(guó)內(nèi)約3～4成新車型均采用樹脂而非鐵作為油箱材料。油箱材料需具備不泄露燃料揮發(fā)物的氣密性。
可樂麗公司開發(fā)的高功能樹脂“EVAL”在該領(lǐng)域占有壟斷份額。雖然高張力鋼板加工技術(shù)較高的日本，在汽車樹脂化方面較為落后，但可樂麗的久川和彥EVAL業(yè)務(wù)部長(zhǎng)表示，“近幾年樹脂油箱的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，已成為一大趨勢(shì)”。
德國(guó)大型化學(xué)廠商BASF也投產(chǎn)了可作為汽車部材的高耐熱性樹脂及植物樹脂。并將該業(yè)務(wù)定位為戰(zhàn)略領(lǐng)域的一部分，今后將面向樹脂化比較落后的日本汽車廠商大力推廣。
新一代汽車?yán)瓌?dòng)的材料革命即將來臨。
摘自《技術(shù)在線》
