番茄、蛋壳、大豆造车?汽车生物材料风刮得有点猛

原标题:谁说番茄、蛋壳、大豆不能造车?汽车生物材料风刮得有点猛

  番茄、蛋壳、大豆,这些东西看起来与被称作是“钢铁之躯”的汽车风马牛不相及,但汽车制造商、零部件厂商、材料厂商正在将越来越多的生物材料引入汽车制造业。实际上,福特早在上世纪20年代起就致力于生物材料的使用,当时亨利·福特就在T型车上使用了麦草。此后,大豆材质的泡沫、密封件、垫圈,蓖麻材质的泡沫、塑料及天然纤维增强材料均开始被福特及其他车企使用。

   新型生物材料不断涌现

  美国俄亥俄州立大学教授卡特里娜·科尼什曾在美国农业部工作过,年轻时遇到的一件事给她留下了深刻印象。当时她看到一辆卡车装载着刚摘下来的满车番茄从农场运出来,与大多数人关注点不同的是,她瞬间意识到,放在最下层的番茄能承受那么大的压力,那么番茄皮一定非常结实。

  25年过去了,科尼什现在成了一名替代天然橡胶、橡胶生物合成领域的国际权威专家。她始终没有忘记年轻时的那件事,并致力于研发更多生物材料。科尼什认为,番茄皮可以取代部分会造成环境污染的炭黑材料,可用在汽车悬架衬套、发动机支架、轮胎、软管和其他部件中。

  同样,蛋壳也可以取代部分炭黑材料。科尼什要求企业把不用的工业废料垃圾袋送到她的实验室。经过筛选,她发现蛋壳磨成细粉也可以作为炭黑材料的增强剂。目前,美国俄亥俄州立大学的研究人员,正与该国知名零部件供应商天纳克以及至少一家大型车企共同合作,测试橡胶部件中的番茄皮和蛋壳,希望未来这些材料能用于制造汽车零部件。

  事实上,意识到番茄皮用处的人并非只有科尼什。早在2014年,福特宣布与美国食品生产商亨氏合作,探讨利用番茄皮制造汽车零部件。亨氏的番茄酱名声在外,每年用到的番茄多达数百万吨。亨氏研究人员一直在寻求番茄皮、茎、籽等加工副产品的再利用渠道。福特和亨氏希望通过研究,将番茄的加工副产品制成既轻又足够坚固,可满足车用需求的新型材料。例如,经过干燥处理的番茄皮等可用于制作车辆的布线支架和储物格。

  此外,福特旗下的野马、金牛座、开拓者等多款车型的座椅采用了李尔开发的大豆发泡材料,这种发泡材料基于大豆油制造,性能优异。福特在2013年洛杉矶车展上展示了Fusion Energi插电式混合动力车,其座椅靠背、弹性坐垫、座椅头枕、门板内嵌等部件采用了可口可乐开发的植物性可回收材料,而这种材料的原料之一就是甘蔗制糖过程中剩余的植物纤维。

  目前,科尼什和其他数千名化学家,以及各个国家实验室、零部件供应商和汽车制造商的实验室材料科学研究人员,正在从分子水平上对汽车制造进行重新思考。这正是天纳克首席技术官本·帕特尔所声称的席卷汽车行业“材料科学革命”的一部分。

   “新四化”带来材料新变革

  一直以来,轻量化、燃油经济性、节能减排以及对更环保的可回收零部件的追求,推动着汽车零部件的变革。不过,以“新四化”(电动化、智能化、网联化、共享化)为代表的未来移动出行方式使得供应商们开始重新改造汽车零部件。

  根据美国交通部的数据,美国人平均每天的开车时间为1小时左右,他们的私家车平均有95%的时间处于闲置状态。但如果进入自动驾驶时代,一辆车每天的使用时间可能长达20小时,这样的使用强度对零部件的耐久性提出更高要求。供应商已经在为此做准备。一些供应商考虑的目标是,制造出能承受每年10万英里使用强度的汽车零部件,并实现100万英里的预期寿命。

  此外,随着网约车的出现,越来越多的私家车出现了使用率上升的情况。根据美国RideGuru拼车共享信息库的数据,一些优步和来福车的全职司机每周的拼车里程高达1000英里,每天有数十人乘坐一辆车,这让供应商不得不重新考虑座椅泡沫、门窗密封条、机械部件甚至油漆的磨损率问题。

  电动化也是汽车行业的大趋势之一。“电动化在分子水平上给汽车带来了新的挑战。”天纳克全球性能材料工程执行董事罗德·哈迪表示。他还补充道:“未来,电动汽车将比内燃机汽车耐用得多,因此电动汽车上的零部件也必须同样耐用。”另外,据天纳克全球弹性材料部门总经理史蒂夫·普尔曼介绍,在电动汽车中可以听到一些驱动系统的噪声,而这些噪声在燃油车中通常被发动机的声音所淹没。汽车制造商已经要求天纳克开发新的传动系统支架和悬架部件,以消除这些噪声。

   耐久性让材料迎成本挑战

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