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材料革命推动汽车从“钢铁、石油”走向“树脂、植物”
“汽车用铁制造”的观念正在发生变化。轻量材料和植物树脂已经开始替代铁。
        2010年12月1日,日本东京都一酒店内举办了超小型电动汽车(EV)“Miluira”的发布会。该车以助力自行车(四轮)的名义注册,定员为1人。采用原来的铅电池,充电一次可行驶的续航距离为35km。最大特点是重量控制在了350kg。 
 该车由静冈县浜松市的风险企业Takayanagi负责开发及制造。“底盘采用铝制。自主生产的马达机壳采用碳纤维强化树脂(CFRP),由此减轻了重量”,高柳力也社长这样强调该车的革新性。
        两天后,日产汽车又在横滨市发布了全球首款量产型EV“LEAF”(中国名:聆风)。续航距离为200km(JC08模式)。LEAF也通过采用新型蓄电池及轻量化技术,延长了续航距离。重量约为1.5吨。实际上,最初开发时按照与同级别汽油车相同的部件及部材计算了一下,重量将近3吨。而该公司通过采用铝制车门,并使用大量虽薄但强度高的高张力钢板作为构造材料,使整体重量减小了一半。
        EV需配备数百kg的蓄电池,因此一般情况下比汽油车重。而车辆重量左右续航距离等基本性能。可以说,轻量化确实是个生死攸关的课题。EV除了动力源之外,还使车体材料实现了突破性飞跃。
内装表皮的8成以植物为原料
        丰田在2011年初上市的雷克萨斯“CT200h”,内装使用以植物为原料的生物PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂。PET原料中的部分物质——乙二醇(Monoethylene Glycol)是由甘蔗制成的。生物PET与源于石油的PET具有完全相同的强度特性及成形性,可完全代替使用。
丰田掌握每款车型从生产到使用、废弃整个生命周期(LC)的二氧化碳排放量,并一直致力于减排工作。从碳中和(即使排放通过光合作用而固定的碳,二氧化碳增减也没有变化)这一观点来看,植物树脂对整个LC内的二氧化碳减排非常有效。随着中国的快速发展,人们越来越担心石油价格上涨,在这一背景下,采用植物原料还具有可减少石油依赖性的优势。 
此前利用植物树脂时,与源于石油的树脂相比,需要对强度及成形性较差的聚乳酸进行改进后再使用。而生物PET亮相后,可能会使树脂原料迅速向植物转换。丰田2009年12月上市的“SAI”就将6成的内装表面替换成了以聚乳酸为主体的植物原料。并计划2011年内,投放通过导入生物PET使8成内装换成植物树脂的新车型。
        温暖化对策及脱石油意识的强化,使汽车的材料也不断发生变化。目前作为主导的是CFRP等轻量材料及植物树脂等。
        在静冈县浜松市设立的浜松产业创造中心将新一代汽车的亮相视为“第2次汽车革命”,并在2009年与当地企业成立了研究会。研究课题包括CFRP、钛及超高张力钢板等新材料。汽车革命也是一场材料革命。
        上市超小型EV“Miluira”的Takayanag也是研究会的成员企业。汽车的材料革命使材料通过汽车产业幸存下来的同时,还会带来新的商机。
试制“全树脂EV”
        帝人公司2010年3月发布了概念车“PU_PA EV”。该车为双座车,续航距离为100km。车体及构造部材采用CFRP,车窗采用聚碳酸酯,实现了轻量化,座席及脚垫采用了生物PET。通过主要部材树脂化,车辆重量控制在了437kg。据称这只是原来同款EV的一半左右。
        该公司已经向丰田“雷克萨斯LFA”供应了碳纤维及聚碳酸酯。LFA采用的聚碳酸酯是主要用于三角窗(Quarter Window,后部小窗户)的小型部材,而该公司还用其成功试制出了1.7m2的大尺寸面板。





帝人试制出了聚碳酸酯制大尺寸(1.7m2)车顶面板


        目前汽车树脂化正在向内部部材稳步推进。其中,油箱最具代表性。欧美约8~9成,日本国内约3~4成新车型均采用树脂而非铁作为油箱材料。油箱材料需具备不泄露燃料挥发物的气密性。
可乐丽公司开发的高功能树脂“EVAL”在该领域占有垄断份额。虽然高张力钢板加工技术较高的日本,在汽车树脂化方面较为落后,但可乐丽的久川和彦EVAL业务部长表示,“近几年树脂油箱的应用不断扩大,已成为一大趋势”。
        德国大型化学厂商BASF也投产了可作为汽车部材的高耐热性树脂及植物树脂。并将该业务定位为战略领域的一部分,今后将面向树脂化比较落后的日本汽车厂商大力推广。
        新一代汽车拉动的材料革命即将来临。
摘自《技术在线》
 
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