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材料革命推動汽車從“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)舉辦了超小型電動汽車(EV)“Miluira”的發(fā)布會。該車以助力自行車(四輪)的名義注冊,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),延長了續(xù)航距離。重量約為1.5噸。實(shí)際上,最初開發(fā)時按照與同級別汽油車相同的部件及部材計算了一下,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)是個生死攸關(guān)的課題。EV除了動力源之外,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,植物樹脂對整個LC內(nèi)的二氧化碳減排非常有效。隨著中國的快速發(fā)展,人們越來越擔(dān)心石油價格上漲,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。 
此前利用植物樹脂時,與源于石油的樹脂相比,需要對強(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。
        溫暖化對策及脫石油意識的強(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。研究課題包括CFRP、鈦及超高張力鋼板等新材料。汽車革命也是一場材料革命。
        上市超小型EV“Miluira”的Takayanag也是研究會的成員企業(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,還會帶來新的商機(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”。
        德國大型化學(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)瓌拥牟牧细锩磳砼R。
摘自《技術(shù)在線》
 
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