未來的植物材料汽車

介紹了纖維素納米纖維材料的構(gòu)造和特性及其制造方法。京都大學(xué)生存圈研究所與京都市產(chǎn)技研、造紙廠家、化學(xué)廠家等共同開汽車零件所用的纖維素納米纖維材料。

纖維素納米纖維（CNF）材料的種類如下。

（1）CNF薄板成形體。將納米纖維（MFC）材料制成薄板材后，可以得到比鋼材質(zhì)量輕1/5而強(qiáng)度與鋼相同的成形材料（纖維率約90%）。把MFC和植物聚乳酸（PLA）熱塑性樹脂的纖維在水中混合（MFC和PLA的質(zhì)量比為7:3），薄板化后進(jìn)行積層熱壓。成形件的彎曲拉伸彈性模量和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到17.5GPa和270GPa。

（2）CNF強(qiáng)化聚乳酸樹脂，即聚乳酸樹脂的補(bǔ)強(qiáng)。研究在丙酮溶媒中混合非結(jié)晶聚乳酸和MFC，除去溶媒后進(jìn)行混煉，經(jīng)熱壓成形加工成薄板。通過添加10%的MFC，彈性率和強(qiáng)度分別增大至原來的約1.3倍。

（3）CNF強(qiáng)化聚烯烴樹脂。汽車零部件的輕量化方法之一是把金屬零件置換為聚丙烯和聚乙烯等輕量樹脂，但因其強(qiáng)度低等因素而受到限制。為此，開發(fā)了CNF強(qiáng)化樹脂材料，使抗拉強(qiáng)度提高至原來2.4倍，線性熱膨脹系數(shù)從248×10-6/K大幅下降到47× 10-6/K。

（4）CNF強(qiáng)化樹脂的發(fā)泡。以輕量化為目標(biāo)，促進(jìn)CNF被強(qiáng)化PP、HDPE和PLA材料發(fā)泡成形技術(shù)的開發(fā)。表面積比大的CNF被均勻地分散在樹脂中，熔融時(shí)樹脂粘度增大，在較大溫度范圍內(nèi)得到適于發(fā)泡的粘度，也能進(jìn)行熔融粘度低的樹脂的發(fā)泡。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)汽車零件輕量化。

介紹了透明納米復(fù)合物、CNF強(qiáng)化天然橡膠、CNF的染色、CNF強(qiáng)化樹脂材料的制造工藝和木質(zhì)CNF材料等的開發(fā)。

刊名：自動(dòng)車技術(shù)（日）

刊期：2015年第4期

作者：矢野浩之

編譯：郝長文