Автомобили из дерева: за ними будущее?

Возможно, в будущем детали автомобилей производить с удивительного материала - древесины.

Японские ученые работают над созданием прочного материала из волокон древесины, на который в течение следующего десятилетия можно было бы заменить стальные детали в транспортных средствах.

А еще в этой стране пытаются создать пластик, который сможет выдерживать высокие температуры - для замены металлических компонентов, приближенных к двигателю.

"Сейчас есть большой спрос на то, чтобы снизить вес машин, особенно тех, которые больше загрязняют окружающую среду, вроде внедорожников и пикапов", - рассказывает Паоло Мартино, аналитик основных автомобильных компонентов в компании IHS Markit.

Легкие машины потребляют меньше топлива. Согласно заявлению министерства энергетики США, уменьшение веса транспортного средства на 10% может способствовать экономии горючего на 8%.

Также производители стремятся сделать как можно легче электрические модели, чтобы они могли больше проехать на одном заряде. Кроме того, это бы помогло побороть страх покупателей перед дальними поездками, добавил господин Мартино.

И именно здесь может пригодиться скромная древесина. Не зря ее тысячелетиями использовали в строительстве кораблей, домов и производстве мебели.

Исследователи из Киотского университета в Японии утверждают, что материал, изготовленный из массы древесины, может быть таким же крепким, как сталь, но на 80% легче.

Ученые подвергают древесину химической обработке, которая состоит из миллиона нановолокон целлюлозы CNF (cellulose nanofibre), и смешивают эти волокна с пластиком.

Так образуется прочный гибридный материал, который может заменить сталь в деталях машин, утверждают химики.

Профессор Хироюки Яна, возглавляющий проект в Киотском университете, рассказал, что этот материал можно использовать для изготовления дверных панелей, щитков и капотов. Исследователи разрабатывают новый материал в сотрудничестве с японским правительством, производителями автомобилей и другими промышленниками.

Целлюлозные нановолокна уже используют в ряде изделий от чернил к прозрачным дисплеев.

Несмотря на конкуренцию со стороны других легких материалов, которые уже зарекомендовали себя на рынке (например, углеродного волокна), профессор Яна верит в успех деталей на основе CNF как приемлемой альтернативы.

Но Вивек Ваидья, старший вице-президент консультационного агентства Frost & Sullivan, имеет свои сомнения. Он считает, что массовое изготовление из древесины "некритических" деталей (все, кроме двигателя, трансмиссии и колес) - это реально. Но производителям этих компонентов нужно будет успевать по конвейерному производству автомобилей.

"Большинство компонентов поставляют по требованию [поэтому] удастся производить детали из древесины или другого органического материала вовремя - под большим вопросом", - говорит Ваидья.

Отдельная группа исследователей в Японии работает над специальным пластиком для автодеталей.

Профессор Тацуо Канеко с японского Института новейших наук и технологий разрабатывает пластик, состоящий из биологических молекул.

Этот новый материал также легче, чем сталь, и может выдерживать температуры до 300ºC, утверждают разработчики.

"Пластик не используют в производстве тех компонентов авто, которые должны быть жаропрочного и размещаются вокруг двигателя, поскольку они не могут выдерживать высокие температуры", - пояснил профессор Канеко, - "Но биопластик, который я создал, может сопротивляться высоким температурам".

Исследовательскую работу профессора Канеко поддерживают многочисленные японские автопроизводители, производители автодеталей и электроники, а также иностранные компании.

который, по утверждению профессора, уже через каких-то пять лет может составить конкуренцию стали, будет уменьшение веса транспортного средства.

Если детали машин будут пластиковыми (то есть легче), то выхлопов вполне может стать меньше, а электромобили дольше держать заряд. Но не приведет такое производство другие риски для окружающей среды?

Профессор Канеко признает, что загрязнение окружающей среды усилится, если заменять такие материалы, как стекло, на пластик, поскольку он не разлагается в природе.

Однако профессор утверждает, что в целом его материал меньше вредит экологии, чем традиционная пластмасса.

Производство стандартного пластика, который получают из нефти, связанное с большими выбросами в атмосферу углекислого газа. Пластик из микроорганизмов не вызывает такого сильного загрязнения, утверждает профессор.

С каждым днем ​​производителиавтомобилейвсебольше стремятся использовать более "экологические" материалы.

Господин Ваидья из компании Frost & Sullivan говорит, что производители стараются уменьшить общий "углеродный след" каждого отдельного транспортного средства в атмосфере, а не только "выбросы, выходящие из трубы".

В нормативных требованиях и спросе потребителей тоже происходит смещение - в сторону "закручивания гаек". Великобритания и Франция планируют к 2040 году запретить производство новых транспортных средств с дизельными и бензиновыми двигателями, с целью уменьшить загрязнение окружающей среды и выбросы углекислого газа.

Крупнейший в мире рынок автомобилей - Китай. К 2025 году страна планирует увеличить долю продаж электромобилей и гибридов с подзарядкой от электросети. Она должна составлять не менее одной пятой от всех проданных транспортных средств.

"Чувствуется, что производители стремятся улучшать экологические характеристики машин, используя материалы, меньше вредят окружающей среде", - говорит Ваидья.

Чтобы снизить вес, компания BMW сосредоточилась на углеволокно - и в прошлом месяце представила новый облегченный седан M5 с пластмассовым крышей, укрепленным с помощью углеродного волокна.

Тот же материал для деталей использует Toyota в моделях Prius Prime и Lexus LC 500. Это позволяет снизить вес и увеличить время работы Prius от аккумулятора.

Однако для Jaguar в фокусе - алюминий. По словам представителей компании, детали из этого металла весят примерно на треть меньше, чем их стальные эквиваленты.

"Каждые 100 кг," сброшенные "на алюминиевой ходовой, помогают сократить выбросы СО2 на 9 г каждого километра, а расход топлива за весь пробег - до 800 литров", - утверждают в компании Jaguar.

А компания Corning, нишевый производитель высокотехнологичного укрепленного стекла для использования в лобных и других стеклянных деталях, заявила, что Gorilla Glass весит на треть меньше, чем традиционное автомобильное стекло.