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熱可塑性樹脂碳纖維復合材料解決量產難關
2012-6-25 來源:中國聚合物網
關鍵詞:碳纖維復合材料 電動汽車

    "如果電動汽車(EV)與用碳纖維相結合,日本的汽車產業將如虎添翼",東京大學工學系研究科教授高橋淳如是說。

    高橋教授在2008~2012財年以五年計劃實施的日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)產學合作項目“以碳纖維復合材料實現低能耗、循環型社會”中擔任項目負責人。

    該項目是從全球氣候變暖對策的角度出發,針對汽車車身用途,研發采用碳纖維的新材料。參加該項目的,包括咨詢委員會在內,有東麗、三菱麗陽、東洋紡、東京大學、東北大學、京都工藝纖維大學等11家企業和大學,力爭通過將原來的鐵換成這種新材料,使車身重量減輕30%。

    減輕車身重量從提高燃效的角度來說,是非常重要的。

    高橋教授說:“雖然減輕汽油車的重量也非常重要,但對于日本來說,比其具有更大意義的是減輕電動汽車、混合動力車(HEV)及插電式混合動力車(PHEV)的重量。”

    目前,電動汽車和混合動力車正逐步得到普及。在這里成為課題的是充電電池。據預測今后在電動汽車和混合動力車配備的充電電池領域,鋰離子電池將成為主流。不過,鋰屬于“稀有金屬”,原料主要依賴進口。價格較高,目前已經成為阻礙電動汽車、混合動力車降低價格的重要原因。 

    并且,充電時間也是一個較大的課題。例如,三菱汽車的電動汽車“i-MiEV”,利用普通家用電源,8小時以上才能充滿電。

    不過,如果通過減輕車身重量來提高燃效,既能實現電池小型化,也能降低電動汽車和混合動力車的價格,并推動其進一步普及。還可降低對中國的依賴程度,縮短充電時間。充電電池的許多相關課題將得到解決。 

    高橋教授強調:“能夠實現車身輕量化的,唯有日本具有絕對國際競爭力的碳纖維。”

    不適合大量生產的原有復合材料 

    碳纖維是大約50年前由日本人發明的材料。其最大的魅力在于重量輕而強度高。盡管重量只有鐵的4分之1,但強度為鐵的10倍。而且不會生銹。

    因此,作為實現低碳社會的重要王牌之一,受到了全球的關注。比如,為了提高燃效,利用塑料樹脂凝固了碳纖維的“碳纖維復合材料(CFRP=carbonfiberreinforcedplastics)”被應用于最新型飛機“波音787”的機身等。

    截至2010年,碳纖維全球份額的7成左右由東麗(34%)、東邦特耐克絲集團(19%)及三菱麗陽集團(16%)占據,是日本國際競爭力最強的產業領域之一。

    雖然統稱碳纖維,但品質和用途也各種各樣,特別是應用于波音787的碳纖維,是東麗花費40多年時間研發出來的汗水和淚水的結晶。

    “因此,雖然目前美國和中國也出現了致力于碳纖維開發的企業,但我認為其他國家在品質方面很難趕上日本”,高橋教授對此滿懷自信。

    由于重量輕而且具有高強度,因此實際上不僅是客機,碳纖維復合材料也已經被應用于國際“F1”車賽的賽車車身、風力發電風車的一部分、釣竿及網球拍等多個領域。

    不過,先不說電動汽車和混合動力車,此前連汽油車都未加以采用的原因何在?。

    其原因就在于,現有碳纖維復合材料無法進行大量生產。因此,項目的目的就在于開發出可大量生產的碳纖維復合材料。

    現有碳纖維復合材料除了不能進行大量生產之外,還有價格高、不能循環再利用等課題。這些課題實際上均來自現在使用的塑料樹脂的特性。項目要力爭解決上述所有課題。

 

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(liu)
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