日本致力于开发聚合物新材料助力汽车轻量化

中研股份2018年9月25日讯  东京大学教授伊藤耕三在东京都召开记者会时自信地表示:我们希望在9月发布一款迄今为止从未出现过的、由高性能聚合物材料生产的汽车。”伊藤教授等人从2014年开始参与政府的科研项目。在研究名为“坚硬聚合物”的新材料的过程中,不断有新成果问世。塑料制品和胶片中使用的树脂,以及轮胎或者减震器中使用的橡胶都属于聚合物。现有的汽车出于安全性和耐久性考虑,主要使用铁玻璃等坚硬材料。如果用塑料替换这些材料,车身重量就能大幅降低。

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日本致力于开发聚合物新材料助力汽车轻量化

新材料正在改变汽车的未来。日本正合作推进车体、轮胎、车窗等主要汽车零配件向轻量化演进的研发活动。这其中的关键是能够让塑料成为可用之材的高分子化合物。研发活动的既定目标是将现有汽车车身重量减少半,新材料的使用将有望助力电动汽车的普及。

研发工作进展最快的是车窗。负责相关研究的住友化学公司团队经理笠原达也干劲十足。他表示希望用树脂代替汽车上的金属和玻璃。随着车身重量降低,油耗也将减少。如果用透明树脂制作前挡风玻璃,司机视野将会更开阔,安全性也更高。

研究团队关注的是坚硬但易坏的聚甲基丙烯酸甲酯(俗称有机玻璃)和不易坏且更具韧性的聚碳酸酯。研究人员结合两者的优点制造出了高强度的透明树脂。该透明树脂在前挡风装置强度试验中没有碎裂。目前这种材料已经有了实用化的趋势。笠原经理说,已经有国内汽车企业前来咨询。目前的问题出在安全性规则上。在现有制度下,汽车的前挡风装置只允许使用玻璃制造。伊藤教授说:“一旦人们了解了透明树脂的强大性能,规则将会有所调整。”

东丽公司也在致力于实现汽车的轻量化。他们研发出将聚轮烷掺入树脂从而提高其强度的技术。由此产生的新材料的张力是此前的8倍,弯由强度则达到了50倍。如果将该技术应用在玻璃纤维上,不仅可以用来生产防爆玻璃,还可以与碳素纤维相结合制保了汽车的轻量化与耐久性。

伊藤教授表示,聚合物材料可以在汽车研发领域发挥重大作用。很多国家已经在研究禁止销售燃油汽车,研发电动汽车的竞争势必愈发激烈。人们现在需要改进的不只是电池和发动机。旦用聚合物材科生产出更轻的汽车,人们还将提高汽车的续航能力和运动性能。在研发空中飞车方面,实现轻量化显得更加重要了。预计将在9月发布的新车就是用强化塑料生产的,有望比传统汽车轻38%。同样的车型若使用铁和玻璃制造,重量为1333公斤,而使用新材料生产将只有832公斤。

日本能否凭借在化学技术方面的优势改变汽车的未来?目前,新材料在实际应用方面面临的主要障碍是高成本,新材料汽车的造价是现有汽车的数倍。伊藤教授说,他们的目标是用增成本来获得十倍以上的性能。计划在十年后实现新材料汽车实际应用的伊藤教授对此充满信心,“研究成果不能躺在实验室里”。

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