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全球汽车制造商都想制造更轻的汽车，在这种大趋势下，日本组件供应商准备用木头替代钢铁，看起来似乎不可能，实际却是可能的。 日本研究人员与汽车组件制造商认为，用木纤维制造的原材料重量只有钢铁的五分之一，但是强度好5倍。 这种材料就是细胞膜质（cellulose）纳米纤维。cellulose又叫作纤维素，或者叫细胞膜质，它就是植物细胞壁材料，可以用来制造塑料、纸。在未来几十年里，新材料也许可以替代钢铁，研究人员称，虽然这种材料面临碳材料的竞争，在很长一段时间内也难以商用。 减少汽车的重量相当关键，制造商正在发力，想让电动汽车普及。电池非常昂贵，不过却是极为关键的组件，如果汽车重量降低，用来驱动汽车的电池数量也就可以相应减少，从而节省成本。 丰田车身设计项目经理MasanoriMatsushiro表示：“对于我们来说减轻重量一直是个问题。除此之外，当我们在大规模生产的汽车中使用新的轻量材料时，先要解决高昂的制造成本问题。” 京都大学研究人员与大型组件供应商合作，比如Denso，它是丰田最大的供应商，还有DaikyoNishikawa，一起研究如何将塑料与纳米纤维结合。细胞膜质纳米纤维是木浆纤维打破变成几百微米之后制成的，一微米相当于一毫米的千分之一。 细胞膜质纳米纤维已经用在许多产品中，比如墨水、透明显示屏，有了“KyotoProcess”技术就可以用在汽车中。“KyotoProcess”对木纤维进行化学处理，使之与塑料融合，同时又可以变成纳米纤维，采用这种技术制造可以大幅降低成本，相当于其它工艺的五分之一。 京都大学教授HiroakiYano是项目的领导者，他说：“这是细胞膜质纳米纤维以低成本、高性能投入应用的好案例，正因如此，我们专心研究，看看如何用它制造汽车、飞机组件。” 京都大学与汽车组件供应商合作，正在开发一款原型汽车，它用到了细胞膜质纳米纤维组件，2020年就会开发完成。 丰田、马自达都是DaikyoNishikawa的客户，DaikyoNishikawa新闻发言人YukihikoIshino说：“我们一直将塑料作为钢铁的一种替代品，希望细胞膜质纳米纤维能将我们的目标范围扩大。” 汽车制造商还使用了其它轻量替代材料。例如，宝马在i3电动汽车和7系列轿车中使用了CFRPs（碳纤维增强聚合物），就目前来看，如果选择轻量材料，制造商一般倾向于高密度钢铝合金，因为便宜、可以回收。 HiroakiYano说，他之所以发起此项研究是受到了“SpruceGoose”的影响，SpruceGoose是一架运输飞机，1947年美国亿万富翁、企业家霍华德·休斯（HowardHughes）制造的，飞机几乎全部用木头制造。当时，SpruceGoose可是世界上最大的飞机。 他说：“如果休斯可以找到方法用木头制造大型飞机，为什么不用木头制造一种材料，让它像钢铁一样坚固呢？” 生产1千克细胞膜质纳米纤维目前的成本约为1000日元（9美元）。HiroakiYano相信2030年之前可以让成本下降一半，这样从经济角度看就可以变成一种可用产品，因为它可以与塑料结合，与高密度钢铝合金相比就有了竞争优势，现在合金的成本约为每千克2美元。 产业专家预测，到了2025年碳纤维价格会降到每千克10美元。 在分析师看来，未来许多年里高密度钢铝合金会成为更流行的替代品，毕竟组件制造商需要改变生产线，找到办法快速将新材料用在汽车组件上，比如细胞膜质纳米纤维。 安东尼·维卡里（AnthonyVicari）是波士顿LuxResearch的应用材料分析师，他说，如果Yano的项目被证明是正确的，那会是一个大突破。
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2020-02-17
2022-06-13
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