节能环保材料时代：碳纤维材料正在向飞机和汽车普及

添加时间：2014-04-15 11:19:09 来源：日经技术在线

　　1971年，东丽在全球率先开始商业生产碳纤维，现在稳居全球份额榜首。1975年，波音在机翼的部件上率先采用了碳纤维。

　　之后，东丽继续不断改进质量，把拉伸强度（断裂难度）提高到原来的近2倍，拉伸弹性模量（变形难易）提高到原来的近3倍，满足了众多用途的需求。其技术实力备受好评，在2011年投入航运的最先进中型客机“波音787”上，CFRP已经占到了机体重量的5成。

　　帝人一直长期为空中客车世界最大的双层客机“A380”供应碳纤维原丝和碳纤维布等材料。并且，还将首次以构件的形式，向预定在年内投入航运的新一代中型客机“A350XWB”的试验飞机供应机体和机翼等主要结构材料，双方的关系正在稳步升温。

　　今后，碳纤维的需求预计将以每年15％以上的速度扩大。预计5年后，市场将扩大到现在的2倍以上。东丽ACM技术部长小田切信之说：“（碳纤维）可以称得上是引领绿色创新、肩负公司未来的商品”。

　　碳纤维要在社会上普及到与铁和铝那样的程度，要解决的课题还有不少。其中比较重要的是成本与成型性。比方说，如果要应用于比宝马i3便宜的普及价位的量产车，在成型后的状态下，CFRP的价格需要控制在每kg/1000日元左右。而目前的价格是数倍至数十倍。 
       于是，由东丽、三菱丽阳、东洋纺、高木精工、东京大学等组成的研究团队挑战了NEDO的项目——能以低价格量产的“碳纤维强化热可塑性树脂（CFRTP）”，并且于2013年2月开发成功。

　　2月在新加坡举办的亚洲最大航展。波音787（后）与空客A350XWB（前）成为了关注的焦点

　　市场上流通的CFRP大多数使用的是加热会变硬的环氧树脂等热固性树脂。这种树脂虽然强度好，但存在加工麻烦等缺点。

　　通过使用加热会变软、具有热可塑性的聚丙烯树脂，预计可在与铁冲压同等的1分钟以内成型。因可以使用模具加工成复杂的形状，所以能用来制作多种构件。其最大的缺点——强度不足，通过实施将碳纤维与树脂牢固结合的特殊处理得以克服。

　　NEDO的项目中开发的碳纤维强化热可塑性树脂能够做曲面、凹凸、卷压等复杂加工

　　照片提供：日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）

　　聚丙烯树脂比环氧树脂还要便宜。前面提到的佐藤主任介绍说：“若能够降低碳纤维的价格，则由低廉的树脂原料和加工费的压缩，碳纤维就有可能在量产车中得到广泛运用”。

　　按照该项目的估算，普通乘用车如果把大约60％的铁构件换成CFRTP，车体大约可以减轻30％。汽油的消费量也可以减少22.5％。

　　今后，将继续研究碳纤维与其他材料的接合技术等，经汽车企业进估后，预计在2020年以后可实现商品化。

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