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實現汽車輕量化 聚合物材料作用重大

五度易鏈 2018-08-31 1115 80

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新材料正在改變汽車的未來。日本正合作推進車體、輪胎、車窗等主要汽車零配件向輕量化演進的研發活動。這其中的關鍵是能夠讓塑料成為可用之材的高分子化合物。研發活動的既定目標是將現有汽車車身重量減少半,新材料的使用將有望助力電動汽車的普及。

  新材料正在改變汽車的未來。日本正合作推進車體、輪胎、車窗等主要汽車零配件向輕量化演進的研發活動。這其中的關鍵是能夠讓塑料成為可用之材的高分子化合物。研發活動的既定目標是將現有汽車車身重量減少半,新材料的使用將有望助力電動汽車的普及。

資料圖

  日本致力于開發聚合物新材料以實現汽車輕量化

  隨著汽車油耗壓力越來越大,輕量化已逐漸成為汽車產品的重要標簽。對于汽車輕量化,一方面要在保證安全和性能的前提下給汽車減肥,另一方面要降低油耗和排量,實現節能減排。

  東京大學教授伊藤耕三在東京都召開記者會時自信地表示:我們希望在9月發布一款迄今為止從未出現過的、由高性能聚合物材料生產的汽車。”伊藤教授等人從2014年開始參與政府的科研項目。在研究名為“堅硬聚合物”的新材料的過程中,不斷有新成果問世。塑料制品和膠片中使用的樹脂,以及輪胎或者減震器中使用的橡膠都屬于聚合物。現有的汽車出于安全性和耐久性考慮,主要使用鐵玻璃等堅硬材料。如果用塑料替換這些材料,車身重量就能大幅降低。

  研發工作進展最快的是車窗。負責相關研究的住友化學公司團隊經理笠原達也干勁十足。他表示希望用樹脂代替汽車上的金屬和玻璃。隨著車身重量降低,油耗也將減少。如果用透明樹脂制作前擋風玻璃,司機視野將會更開闊,安全性也更高。

  研究團隊關注的是堅硬但易壞的聚甲基丙烯酸甲酯(俗稱有機玻璃)和不易壞且更具韌性的聚碳酸酯。研究人員結合兩者的優點制造出了高強度的透明樹脂。該透明樹脂在前擋風裝置強度試驗中沒有碎裂。目前這種材料已經有了實用化的趨勢。笠原經理說,已經有國內汽車企業前來咨詢。目前的問題出在安全性規則上。在現有制度下,汽車的前擋風裝置只允許使用玻璃制造。伊藤教授說:“一旦人們了解了透明樹脂的強大性能,規則將會有所調整。”

  伊藤教授表示,聚合物材料可以在汽車研發領域發揮重大作用。很多國家已經在研究禁止銷售燃油汽車,研發電動汽車的競爭勢必愈發激烈。人們現在需要改進的不只是電池和發動機。旦用聚合物材科生產出更輕的汽車,人們還將提高汽車的續航能力和運動性能。在研發空中飛車方面,實現輕量化顯得更加重要了。預計將在9月發布的新車就是用強化塑料生產的,有望比傳統汽車輕38%。同樣的車型若使用鐵和玻璃制造,重量為1333公斤,而使用新材料生產將只有832公斤。

  日本能否憑借在化學技術方面的優勢改變汽車的未來?目前,新材料在實際應用方面面臨的主要障礙是高成本,新材料汽車的造價是現有汽車的數倍。伊藤教授說,他們的目標是用增成本來獲得十倍以上的性能。計劃在十年后實現新材料汽車實際應用的伊藤教授對此充滿信心,“研究成果不能躺在實驗室里”。

  新型工業聚合物材料

  研究進展:這是一種全新的塑料,或者更準確地說是一種聚合物,其硬度強于骨骼,重量與同體積普通塑料類似,具備重新塑形的能力,并且100%可回收再利用。

  應用領域:新聚合物材料潛在用途極為廣泛,在汽車制造、航空航天、新、半導體等行業。

  日本致力于開發聚合物新材料以實現汽車輕量化

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