番茄、蛋殼、大豆造車?汽車生物材料風(fēng)刮得有點(diǎn)猛

時(shí)間:2019-08-30  來源:人民網(wǎng)-中國汽車報(bào)  作者:陽湖網(wǎng)

 原標(biāo)題:誰說番茄、蛋殼、大豆不能造車?汽車生物材料風(fēng)刮得有點(diǎn)猛

  番茄、蛋殼、大豆,這些東西看起來與被稱作是“鋼鐵之軀”的汽車風(fēng)馬牛不相及,但汽車制造商、零部件廠商、材料廠商正在將越來越多的生物材料引入汽車制造業(yè)。實(shí)際上,福特早在上世紀(jì)20年代起就致力于生物材料的使用,當(dāng)時(shí)亨利·福特就在T型車上使用了麥草。此后,大豆材質(zhì)的泡沫、密封件、墊圈,蓖麻材質(zhì)的泡沫、塑料及天然纖維增強(qiáng)材料均開始被福特及其他車企使用。

  美國俄亥俄州立大學(xué)教授卡特里娜·科尼什曾在美國農(nóng)業(yè)部工作過,年輕時(shí)遇到的一件事給她留下了深刻印象。當(dāng)時(shí)她看到一輛卡車裝載著剛摘下來的滿車番茄從農(nóng)場運(yùn)出來,與大多數(shù)人關(guān)注點(diǎn)不同的是,她瞬間意識(shí)到,放在最下層的番茄能承受那么大的壓力,那么番茄皮一定非常結(jié)實(shí)。

  25年過去了,科尼什現(xiàn)在成了一名替代天然橡膠、橡膠生物合成領(lǐng)域的國際權(quán)威專家。她始終沒有忘記年輕時(shí)的那件事,并致力于研發(fā)更多生物材料??颇崾舱J(rèn)為,番茄皮可以取代部分會(huì)造成環(huán)境污染的炭黑材料,可用在汽車懸架襯套、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、輪胎、軟管和其他部件中。

  同樣,蛋殼也可以取代部分炭黑材料??颇崾惨笃髽I(yè)把不用的工業(yè)廢料垃圾袋送到她的實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過篩選,她發(fā)現(xiàn)蛋殼磨成細(xì)粉也可以作為炭黑材料的增強(qiáng)劑。目前,美國俄亥俄州立大學(xué)的研究人員,正與該國知名零部件供應(yīng)商天納克以及至少一家大型車企共同合作,測試橡膠部件中的番茄皮和蛋殼,希望未來這些材料能用于制造汽車零部件。

  事實(shí)上,意識(shí)到番茄皮用處的人并非只有科尼什。早在2014年,福特宣布與美國食品生產(chǎn)商亨氏合作,探討利用番茄皮制造汽車零部件。亨氏的番茄醬名聲在外,每年用到的番茄多達(dá)數(shù)百萬噸。亨氏研究人員一直在尋求番茄皮、莖、籽等加工副產(chǎn)品的再利用渠道。福特和亨氏希望通過研究,將番茄的加工副產(chǎn)品制成既輕又足夠堅(jiān)固,可滿足車用需求的新型材料。例如,經(jīng)過干燥處理的番茄皮等可用于制作車輛的布線支架和儲(chǔ)物格。

  此外,福特旗下的野馬、金牛座、開拓者等多款車型的座椅采用了李爾開發(fā)的大豆發(fā)泡材料,這種發(fā)泡材料基于大豆油制造,性能優(yōu)異。福特在2013年洛杉磯車展上展示了Fusion Energi插電式混合動(dòng)力車,其座椅靠背、彈性坐墊、座椅頭枕、門板內(nèi)嵌等部件采用了可口可樂開發(fā)的植物性可回收材料,而這種材料的原料之一就是甘蔗制糖過程中剩余的植物纖維。

  目前,科尼什和其他數(shù)千名化學(xué)家,以及各個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室、零部件供應(yīng)商和汽車制造商的實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)研究人員,正在從分子水平上對(duì)汽車制造進(jìn)行重新思考。這正是天納克首席技術(shù)官本·帕特爾所聲稱的席卷汽車行業(yè)“材料科學(xué)革命”的一部分。

   “新四化”帶來材料新變革

  一直以來,輕量化、燃油經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能減排以及對(duì)更環(huán)保的可回收零部件的追求,推動(dòng)著汽車零部件的變革。不過,以“新四化”(電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化)為代表的未來移動(dòng)出行方式使得供應(yīng)商們開始重新改造汽車零部件。

  根據(jù)美國交通部的數(shù)據(jù),美國人平均每天的開車時(shí)間為1小時(shí)左右,他們的私家車平均有95%的時(shí)間處于閑置狀態(tài)。但如果進(jìn)入自動(dòng)駕駛時(shí)代,一輛車每天的使用時(shí)間可能長達(dá)20小時(shí),這樣的使用強(qiáng)度對(duì)零部件的耐久性提出更高要求。供應(yīng)商已經(jīng)在為此做準(zhǔn)備。一些供應(yīng)商考慮的目標(biāo)是,制造出能承受每年10萬英里使用強(qiáng)度的汽車零部件,并實(shí)現(xiàn)100萬英里的預(yù)期壽命。

  此外,隨著網(wǎng)約車的出現(xiàn),越來越多的私家車出現(xiàn)了使用率上升的情況。根據(jù)美國RideGuru拼車共享信息庫的數(shù)據(jù),一些優(yōu)步和來福車的全職司機(jī)每周的拼車?yán)锍谈哌_(dá)1000英里,每天有數(shù)十人乘坐一輛車,這讓供應(yīng)商不得不重新考慮座椅泡沫、門窗密封條、機(jī)械部件甚至油漆的磨損率問題。

  電動(dòng)化也是汽車行業(yè)的大趨勢之一。“電動(dòng)化在分子水平上給汽車帶來了新的挑戰(zhàn)。”天納克全球性能材料工程執(zhí)行董事羅德·哈迪表示。他還補(bǔ)充道:“未來,電動(dòng)汽車將比內(nèi)燃機(jī)汽車耐用得多,因此電動(dòng)汽車上的零部件也必須同樣耐用。”另外,據(jù)天納克全球彈性材料部門總經(jīng)理史蒂夫·普爾曼介紹,在電動(dòng)汽車中可以聽到一些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的噪聲,而這些噪聲在燃油車中通常被發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音所淹沒。汽車制造商已經(jīng)要求天納克開發(fā)新的傳動(dòng)系統(tǒng)支架和懸架部件,以消除這些噪聲。

  未來的自動(dòng)駕駛汽車的零部件壽命可能是現(xiàn)在汽車的10倍,但這些零部件的售價(jià)不可能是它們所替換零部件的10倍。事實(shí)上,不少供應(yīng)商表示,汽車制造商根本不想多花一分錢。

  “計(jì)算成本是一個(gè)很復(fù)雜的問題。如果只看純粹的部件成本,有些可能會(huì)更貴。不過,如果它改變了生產(chǎn)效率和復(fù)雜性呢?如果它減少了部分更細(xì)小零部件呢?如果它降低了維修成本呢?有很多不同的方法來計(jì)算成本。”帕特爾說。

  這將是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算問題,供應(yīng)商引入由新材料制成的部件后,看起來可能比現(xiàn)有部件成本更高,但實(shí)際上可能更便宜。一些供應(yīng)商正在研究如何在不大幅提價(jià)的情況下推出并交付下一代零部件。

  日前,麥格納的座椅部門剛剛推出了一種名為Freeform的座椅面套材料,計(jì)劃在共享汽車上推廣使用。這種材料的成本略高于麥格納目前使用的材料,但該公司計(jì)算發(fā)現(xiàn),采用Freeform的成本與之前大致相同,因?yàn)樗蟠蠛喕俗蔚闹圃爝^程,取消了導(dǎo)引線、拱圈夾等部件,而這些東西通常用來將座椅和泡沫墊連接到座椅框架上。采用Freeform后,只是簡單地拉開拉鏈,就可以快速清洗和更換座椅內(nèi)飾。

  麥格納座椅泡沫制造全球總監(jiān)芮妮·肖文表示,F(xiàn)reeform是麥格納首批反映分子水平創(chuàng)新的座椅產(chǎn)品之一。麥格納預(yù)計(jì),這種產(chǎn)品將在大約一年后投產(chǎn)。“麥格納所要做的是,對(duì)我們的化學(xué)體系在分子水平上進(jìn)行大規(guī)模的改變。我們正在和我們的供應(yīng)商打交道,并獲得更高分子量的材料。這使我們能夠提高最終產(chǎn)品的耐用性和性能,更適用于今天的汽車市場。”肖文說。

  當(dāng)然,面臨成本問題的新型材料也不在少數(shù),有些生物基材料成本是石油基材料的3倍左右。如何降低成本,并達(dá)到車用需求,還要靠研究人員的進(jìn)一步攻關(guān)。以科尼什的研究為例,研究人員需要確保用磨碎的番茄皮和磨碎的蛋殼制成的發(fā)動(dòng)機(jī)罩,至少要與使用橡膠炭黑材料制造的傳統(tǒng)部件擁有一樣的耐用性,且成本不會(huì)太高。

   零部件企業(yè)迎接新材料革命

  就像汽車制造商為電動(dòng)汽車、自動(dòng)駕駛技術(shù)等投入巨資一樣,零部件供應(yīng)商在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)也面臨巨額支出。美國零部件供應(yīng)商庫柏標(biāo)準(zhǔn)公司的業(yè)務(wù)包括車身密封、減震器、汽車專用緊固件、燃油輸送系統(tǒng)等,該公司首席技術(shù)官克里斯·庫奇表示,電動(dòng)化已經(jīng)席卷整個(gè)行業(yè),雖然汽車制造商現(xiàn)在還沒有要求他們提供壽命極長的零部件,但庫柏標(biāo)準(zhǔn)公司認(rèn)為這是遲早的事,并已經(jīng)在為此做準(zhǔn)備,研發(fā)預(yù)算不斷增長,希望在材料科學(xué)方面取得進(jìn)展。

  當(dāng)然,新材料的開發(fā)不是一蹴而就的。據(jù)庫奇介紹,庫柏標(biāo)準(zhǔn)公司花了5年時(shí)間成功開發(fā)出一種名為Fortrex的密封件,以此取代傳統(tǒng)的橡膠密封條。Fortrex是一種高性能的彈性材料,重量較傳統(tǒng)的密封材料輕30%,且抗磨損性能很好,可以提供更好的保護(hù),抵御大自然的風(fēng)雨侵蝕。

  可以預(yù)想到的是,未來汽車將在各個(gè)方面發(fā)生變化,甚至包括涂料及鍍膜加工。全球最大的汽車涂料供應(yīng)商之一——艾仕得公司首席技術(shù)官巴里·斯奈德透露,該公司近年來加大了研發(fā)支出,以及時(shí)應(yīng)對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)變革。斯奈德表示,艾仕得正在研發(fā)用于油漆的新材料,研究方向之一是讓自動(dòng)駕駛汽車可以“看到”其他車輛。

  帕特爾認(rèn)為,當(dāng)今汽車行業(yè)創(chuàng)新的速度比歷史上任何時(shí)候都要快,得益于互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,汽車業(yè)也正在經(jīng)歷一場新材料革命,會(huì)有更多人致力于開發(fā)新材料解決方案,讓未來的汽車生活變得更智能、更美好。(張冬梅)

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