随着汽车制造商和供应商寻找减轻汽车重量的新方法,一些工程师正在试验天然纤维。竹、棉、麻、黄麻、红麻、水稻和其他作物可用于生产汽车应用的高强度复合结构。

福特汽车公司(Ford Motor Co.)在使用可持续材料方面已经处于领先地位。例如,稻壳被用于加固F-150皮卡的电线束的塑料。麦秸用于Flex全尺寸SUV加固储物箱。

此外,林肯MKX中型跨界SUV的扶手也使用了纤维素树纤维。福特用它来代替玻璃填充的塑料,并声称这种材料的重量减少了10%,生产速度加快了30%,并减少了碳排放。这家汽车制造商也看好竹子。

福特南京研究工程中心的材料工程主管Janet Yin说:“很快,我们的汽车内部的一些表面就可以用竹子和塑料制成超级硬的材料。”

“竹子很神奇,”尹解释说。“它坚固、灵活、完全可再生,而且储量丰富。”

殷和她的同事们一直在研究竹子在汽车内饰中的应用潜力。她声称,通过将天然纤维与塑料结合,可以制造出更坚固的部件。

殷说:“从拉伸强度测试到冲击强度测试,竹子的性能比其他被测试的合成纤维和天然纤维都要好。”“而且,它已经被加热到超过212华氏度,以确保它能够保持完整。”

一级供应商也在探索使用天然纤维的潜力。国际汽车零部件集团(IAC)的工程师们最近开发了一种比传统的替代品更轻的天窗框架。

IAC高级开发和材料工程副总裁Rose Ryntz说:“FiberFrame通过使用一种含有70%可再生成分的新原材料,使用坚固的天然纤维取代了阳光屋顶的金属加固框架,同时提高了框架的结构刚度。”

Ryntz补充道:“这种轻量解决方案使用了EcoMatHot天然纤维毛坯席子材料,这是专为这种应用而开发的。”“纤维垫是用热固性粘结剂模制的,并在内部热成型过程中制造。”

一家名为天然纤维焊接公司(Natural Fiber Welding Inc., NFW)的初创公司也在将一种生产轻型汽车部件的新方法商业化。美国空军研究实验室(U.S. Air Force Research Laboratory)的工程师们开发的纤维焊接工艺已经成功地应用于棉花、大麻、亚麻、黄麻和剑麻。

天然纤维焊接是单个纤维在适当的离子液体基溶剂体系下膨胀形成冷凝网络的过程。它是由溶剂系统的组成控制的,其中包括液体溶剂和添加剂,如甲醇和水。条件,如溶剂的数量和放置,和过程变量,如时间,温度和压力,控制纤维的程度融合。

NFW的首席执行官Luke Haverhals说:“邻近的天然纤维的聚合物相互作用,单个纤维被‘焊接’,产生新的分子缔合。”“去除溶剂会使模压材料具有坚固的机械性能。

haverhalals声称:“这个过程保持了天然材料的化学组成,即使纤维被重新设计成所需的形状和结构,而不使用胶水。”“与许多传统的天然和合成材料相比,纤维焊接复合材料更坚固、更轻、更实惠、可持续、环保,更容易回收和再利用。

Haverhals补充道:“当用于汽车内部材料时,这些复合材料也有助于提高汽车的燃油经济性,因为它们的重量更轻。”