日前，日經(jīng)中文網(wǎng)刊文稱，豐田旗下的零部件子公司豐田鐵工正與名古屋大學(xué)開(kāi)展合作，從禾本植物高粱的莖稈中提取“纖維素納米纖維（CNF）”，替代玻璃纖維用于生產(chǎn)汽車零部件，到2024年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。

隨著汽車工業(yè)對(duì)輕量化產(chǎn)品需求的不斷上升以及人們對(duì)綠色產(chǎn)品認(rèn)識(shí)的不斷提高，部分車企一直在研發(fā)污染更低的新型材料，尤其是天然植物基材料。近年來(lái)，在汽車中應(yīng)用的基于天然纖維復(fù)合材料的零件已超過(guò)40種。植物基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，已經(jīng)試生產(chǎn)的產(chǎn)品有內(nèi)飾板、頂棚、行李廂、衣帽架、座椅背板、儀表盤(pán)、隔熱/音和阻尼材料等。今天，來(lái)給大家盤(pán)點(diǎn)一下，近期有哪些植物基材料被用來(lái)制做汽車零部件。

豐田高粱纖維汽車零部件

高粱的外觀與甘蔗相似，二者都擁有甜莖。不過(guò)，甘蔗只能在熱帶生長(zhǎng)，生長(zhǎng)期約為1年；而高粱在溫帶也可以栽培，3～4個(gè)月就能長(zhǎng)成。

目前，名古屋大學(xué)正在愛(ài)知縣試種高粱。植物基因組育種研究室的佐塚隆志教授等人對(duì)高粱進(jìn)行了品種改良，使其長(zhǎng)得更大，糖液含量更高。

高粱收割后，可以搾取糖液，經(jīng)過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)生物酒精；也可以從高粱纖維中分離出CNF纖維。著眼于此，豐田鐵工從10月開(kāi)始，與佐塚教授團(tuán)隊(duì)合作，改良高粱品種，使提取的CNF纖維與樹(shù)脂能更好的接合。

豐田鐵工曾在前車體零部件及汽車逆變器的外殼上使用過(guò)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料。豐田鐵工技術(shù)開(kāi)發(fā)本部部長(zhǎng)渡邊正裕解釋說(shuō)：“玻纖難以回收，但CNF即使重復(fù)使用也不影響其品質(zhì)?！贝送?，CNF來(lái)源于天然植物更加環(huán)保，與玻璃纖維強(qiáng)度相當(dāng)當(dāng)質(zhì)量更輕。

豐田鐵工制造的車體零部件的樹(shù)脂產(chǎn)品豐田鐵工制造的車體零部件的樹(shù)脂產(chǎn)品

然而，玻璃纖維的單價(jià)約為200日元/千克，而CNF纖維約為2000日元/千克，是前者的10倍。為了降低成本，豐田鐵工和名古屋大學(xué)正在通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，以便更高效地從高粱中分離出CNF纖維。

福特開(kāi)發(fā)草本植物纖維汽車零部件

據(jù)外媒報(bào)道，密歇根州立大學(xué)（Michigan State University）和福特汽車公司宣布達(dá)成合作，旨在利用可持續(xù)性天然材料，為汽車行業(yè)創(chuàng)造新的聚合物和復(fù)合材料。

研究人員一直致力于研究如何降低車用復(fù)合材料的成本，同時(shí)不犧牲性能。這需要堅(jiān)固又產(chǎn)量豐富的材料。研究人員重點(diǎn)關(guān)注植物纖維，由于木頭的生長(zhǎng)周期過(guò)長(zhǎng)，把注意力轉(zhuǎn)移到草上。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)制造片狀模塑料特別感興趣。這是一種聚合物復(fù)合材料，在硬化或固化之前易于模塑成型，并且可與纖維混合，以提升成品的強(qiáng)度和剛度。

大約十年前，研究人員與一位分析師合作研究了一種名為芒草的多年生草本植物。研究人員表示：“在密歇根州，你通常可以在路邊看到這種野草。它能長(zhǎng)到6英尺高，而且不需要化肥或殺蟲(chóng)劑。如果有不能種植糧食作物的土地，農(nóng)民們可以種植這種草。只要能賣(mài)到每磅5美分，在收入方面，就可以與小麥競(jìng)爭(zhēng)?！?/p>

考慮到汽車制造商的需求，研究團(tuán)隊(duì)已專注于生長(zhǎng)在世界各地的六種草。研究人員表示，“你不想從世界各地運(yùn)送纖維，你希望利用的是生長(zhǎng)在自家后院的植物?！崩闷瑺钅Ｋ芰线@樣的生物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，可以制造很多車輛零部件，主要用于車輛內(nèi)部。從理論上講，這有助于汽車公司生產(chǎn)更具吸引力的產(chǎn)品，同時(shí)降低成本和碳足跡，并為農(nóng)民提供支持。

福特將把研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的片狀模塑料制成的零部件投入商用。福特已擁有一系列植物性材料組合，比如由麥秸制成的復(fù)合材料，用于儲(chǔ)物箱；前燈蓋，利用來(lái)自咖啡殼或谷殼的復(fù)合材料制成。

木頭納米纖維素材料汽車

日本環(huán)境部（MinistryofEnvironment）正在探索汽車設(shè)計(jì)的下一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)——木制汽車。在日本環(huán)境部的支持下，由京都大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的財(cái)團(tuán)在東京車展上展示了最新的木制汽車（NCV）。

這輛車由一種被稱為纖維素納米纖維（CNF）的材料制成，包含了木材、植物基材料、農(nóng)業(yè)廢料等等。車門(mén)、車頂板、儀表盤(pán)等大部分車身和內(nèi)飾，都可以看到明顯的木質(zhì)材料。當(dāng)然也不是所有都是木材，部分車身也使用了金屬、玻璃和橡膠。

車的外觀由豐田汽車定制與開(kāi)發(fā)公司的YuzoNiimi設(shè)計(jì)，整體包裹著銀色的涂層，看起來(lái)就像是一輛超級(jí)跑車。車身和蝴蝶門(mén)都充滿著銳利的切割感，還帶著巨大的尾燈和擴(kuò)散器，內(nèi)飾雖然是木質(zhì)外觀，但也設(shè)計(jì)得比較華麗。木制汽車，聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)奇怪的想法，比起當(dāng)下汽車卻有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

意大利利用天然纖維復(fù)合材料開(kāi)發(fā)創(chuàng)新賽車座椅

今年早些時(shí)候，Bercellas.l.r. （意大利帕爾馬）與Formula 7（意大利瓦拉諾·德·梅萊加里）聯(lián)手開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新的SAE單座座椅，僅使用100％天然纖維復(fù)合材料，例如亞麻纖維。

Bercella指出，亞麻纖維除了是一種環(huán)保材料之外，還具有抗紫外線、抗沖擊和抗腐蝕的性能。此外，這種材料吸收了振動(dòng)并與電和熱隔離，因此這非常適合諸如Formula SAE賽車的座椅應(yīng)用。Bercella補(bǔ)充說(shuō)，這些座椅僅重1.45千克（3.2磅）。

Bercella將使用由Angeloni Group（意大利Quarto d'Altino）提供的天然纖維預(yù)浸料，以及環(huán)氧樹(shù)脂或聚酯樹(shù)脂。該公司指出，除了合成樹(shù)脂之外，還需要大力開(kāi)發(fā)生物樹(shù)脂以實(shí)現(xiàn)100％可持續(xù)的最終產(chǎn)品，特別是在當(dāng)前國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)（FIA）大力推動(dòng)在賽車運(yùn)動(dòng)中使用天然材料的情況下。

保時(shí)捷研發(fā)替代碳纖維的天然纖維新材料

保時(shí)捷不斷創(chuàng)新尋找可做為車身鈑件的新材料，他們成功使用天然亞麻做出一種名叫天然纖維的新材質(zhì)，它的特性有如碳纖維輕盈，卻又能得到相同強(qiáng)度效果。近期他們使用天然纖維打造718 Cayman GT4 Clubs4 Clubsport的車身鈑件，車身空氣動(dòng)力套件就是由天然纖維復(fù)合材料制成。

自2019年初，保時(shí)捷使用天然纖維可再生材料制造了兩扇車門(mén)以及賽車大型尾翼?，F(xiàn)在從前保險(xiǎn)杠、后保險(xiǎn)杠、前擾流板、前廂蓋、后引擎蓋以及車身周圍的空氣動(dòng)力套件等都是由再生天然纖維所制成的復(fù)合材質(zhì)打造，幾乎可作為全車外觀套件的新材料。這些再生材料取代車輛外觀的金屬和塑膠車身鈑件，帶來(lái)重量和強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，它的優(yōu)點(diǎn)就如同高昂的碳纖維復(fù)合材料，同樣有高安全性與高質(zhì)量的兩種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

有別于傳統(tǒng)的碳纖維材質(zhì)，天然纖維復(fù)合材質(zhì)的制造成本更低、環(huán)境污染也更低。此外，當(dāng)受到撞擊時(shí)震動(dòng)的阻尼提高五倍，也就是天然纖維復(fù)合材質(zhì)撞擊后的碎片會(huì)較大，形成較鈍的切角，不會(huì)像是碳纖維所造成叫鋒利且細(xì)小的碎塊，對(duì)于賽車來(lái)講更加安全。（來(lái)源：中國(guó)復(fù)材展組委會(huì)、蓋世汽車、汽車材料網(wǎng)、榮格等）

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