日本內閣「ImPACT」計畫推動次世代汽車材料不斷革新

 

刊登日期:2018/7/25
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為實現次世代汽車的開發,相關材料也不斷在演進與革新。日本內閣府之下的「革新研究開發推動計畫「ImPACT(Impulsing Paradigm Change through Disruptive Technologies Program)」於日前發表,參與推動計畫的住友化學開發了輕量且堅固,並可望取代玻璃進行使用之透明樹脂;普利司通(BRIDGESTONE)則開發了兼具低油耗性、高破壞強度之橡膠複合體。這兩項開發都是在東京大學伊藤耕三教授所帶領的「實現柔軟且強靭之高分子」研究主題下完成的研發成果。這項研究主題之下集合了5家不同材料業者,包括電解質膜(燃料電池)、多孔性樹脂膜(鋰離子電池)、彈性體(輪胎)、結晶性樹脂(車體用樹脂)、非晶性樹脂(透明樹脂)等領域,皆是透過開發兼具堅靭性、柔軟性與自修復性的柔軟高分子,期望進一步促成汽車材料的突破性改善。

其中住友化學即利用聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate);PMMA)做為基礎材料,開發出高剛性、高韌性的透明樹脂。透過對材料的脆性破壞(Brittle Fracture)與延性斷裂(Ductile Fracture)等進行分子等級的狀態解析,並控制結構構造,因此實現了比一般透明樹脂提高了10倍以上的耐衝擊性。且做為汽車前擋風玻璃用途,已通過日本工業規格(Japanese Industrial Standards;JIS)所規範的耐衝擊性試驗,應用於車頂部位的情況下,將可望達到層合玻璃重量(Laminated Glass)60 %以上、鋼板重量40 %的輕量化。

另一方面,過去與輪胎油耗特性習習相關的材料物性,以及耐裂痕擴散性兩者之間,被視為是相互矛盾、二律背反(Antinomy)的關係,普利司通將Double network構造導入橡膠材料中,成功地讓這兩種特性並存,並於2016年發表了這項研究成果,此次則是進一步達成了將強度提高3.5倍以上,與油耗特性相關的材料物性提高10%的開發目標。

此外,參與「實現柔軟且強靭之高分子」研究計畫的其他材料業者也提出了研發成果。TORAY在車體構造用聚合物方面,在2016年開發了拉伸度提高4倍的衝擊吸收性聚合物,並於今年發表開發了具有衝擊吸收性的纖維強化塑膠;旭硝子則是致力於薄型高容量之燃料電池用電解質膜的開發,三菱化學則是持續於鋰離子電池(LiB)隔離膜的薄膜化研發。

再者,日產汽車與TORAY CARBON MAGIC也參與了ImPACT計畫,前者擔任材料評估,後者則是製作實際尺寸的概念車。透過結合各企業的研究成果,最終預計於今年9月發表全新概念車。由於成本課題仍有待解決,預估要將開發的新材料實際搭載於汽車則需要10年的時間,但汽車以外的應用領域亦備受期待,因此即使今年已是ImPACT計畫最後一個執行年度,研發的腳步仍會持續加速不停歇。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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