2012-6-20 來源:日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng)
關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料 熱可塑性 量產(chǎn)難關(guān)
高橋教授在2008～2012財(cái)年以五年計(jì)劃實(shí)施的日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目“以碳纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)低能耗、循環(huán)型社會(huì)”中擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
該項(xiàng)目是從全球氣候變暖對(duì)策的角度出發(fā)，針對(duì)汽車車身用途，研發(fā)采用碳纖維的新材料。參加該項(xiàng)目的，包括咨詢委員會(huì)在內(nèi)，有東麗、三菱麗陽、東洋紡、東京大學(xué)、東北大學(xué)、京都工藝?yán)w維大學(xué)等11家企業(yè)和大學(xué)，力爭(zhēng)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(duì)于日本來說，比其具有更大意義的是減輕電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車（HEV）及插電式混合動(dòng)力車（ＰＨＥＶ）的重量。”
目前，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車正逐步得到普及。在這里成為課題的是充電電池。據(jù)預(yù)測(cè)今后在電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車配備的充電電池領(lǐng)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(jìn)口。價(jià)格較高，目前已經(jīng)成為阻礙電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車降低價(jià)格的重要原因。
并且，充電時(shí)間也是一個(gè)較大的課題。例如，三菱汽車的電動(dòng)汽車“i-MiEV”，利用普通家用電源，8小時(shí)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(shí)現(xiàn)電池小型化，也能降低電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車的價(jià)格，并推動(dòng)其進(jìn)一步普及。還可降低對(duì)中國的依賴程度，縮短充電時(shí)間。充電電池的許多相關(guān)課題將得到解決。
高橋教授強(qiáng)調(diào)：“能夠?qū)崿F(xiàn)車身輕量化的，唯有日本具有絕對(duì)國際競(jìng)爭(zhēng)力的碳纖維。”
不適合大量生產(chǎn)的原有復(fù)合材料
碳纖維是大約50年前由日本人發(fā)明的材料。其最大的魅力在于重量輕而強(qiáng)度高。盡管重量只有鐵的4分之1，但強(qiáng)度為鐵的10倍。而且不會(huì)生銹。
因此，作為實(shí)現(xiàn)低碳社會(huì)的重要王牌之一，受到了全球的關(guān)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(fù)合材料（CFRP＝carbon fiber reinforced plastics）”被應(yīng)用于最新型飛機(jī)“波音787”的機(jī)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(tuán)（19％）及三菱麗陽集團(tuán)（16％）占據(jù)，是日本國際競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域之一。
雖然統(tǒng)稱碳纖維，但品質(zhì)和用途也各種各樣，特別是應(yīng)用于波音787的碳纖維，是東麗花費(fèi)40多年時(shí)間研發(fā)出來的汗水和淚水的結(jié)晶。
“因此，雖然目前美國和中國也出現(xiàn)了致力于碳纖維開發(fā)的企業(yè)，但我認(rèn)為其他國家在品質(zhì)方面很難趕上日本”，高橋教授對(duì)此滿懷自信。
由于重量輕而且具有高強(qiáng)度，因此實(shí)際上不僅是客機(jī)，碳纖維復(fù)合材料也已經(jīng)被應(yīng)用于國際“F1”車賽的賽車車身、風(fēng)力發(fā)電風(fēng)車的一部分、釣竿及網(wǎng)球拍等多個(gè)領(lǐng)域。
不過，先不說電動(dòng)汽車和混合動(dòng)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(xiàn)有碳纖維復(fù)合材料無法進(jìn)行大量生產(chǎn)。因此，項(xiàng)目的目的就在于開發(fā)出可大量生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料。
現(xiàn)有碳纖維復(fù)合材料除了不能進(jìn)行大量生產(chǎn)之外，還有價(jià)格高、不能循環(huán)再利用等課題。這些課題實(shí)際上均來自現(xiàn)在使用的塑料樹脂的特性。項(xiàng)目要力爭(zhēng)解決上述所有課題。