引言 | 钢材这是肿么了。

外媒报道，日本京都大学与多家零部件供应商正着手研发一款轻量化原型车。

该车将采用从木材中提取的某种神秘材质作为主体材料，这种材料不仅比重仅为钢材的20%，抗拉强度更是钢材的500%，轻量化和高强度双双爆棚。报道称该原型车将于2020年面市，也不过两三年之后的事，值得等待。

一、这种神秘材质到底是啥？

准确来说这种材质是从木浆中提取的。说道木浆，它本身没什么特别之处，就是以木材为原料制成的纸浆，这东西除了造纸外还可以造很多东西，比如洗脸扑。

▲用木浆制成的洗脸扑。

木浆是木材被切碎研磨并加入添加剂后的产物，而这种材质则是将木浆再进一步“切碎研磨”的产物，确切说是一种尺寸大约为头发丝2万分之1的超细纤维，科学家把它称为CNF（纤维素纳米纤维）。

虽然车聚君知道这群工科男把DNF（地下城勇士）玩的很溜，没想到CNF玩的更棒。

按道理说纸浆本身毫无强度可言，但将这些超细木质纤维聚合在一起后就完全不一样了，这和“一只筷子和一把筷子的故事”有异曲同工之妙，通常来说几个到数十个纤维丝就能组合成CNF。

▲细想想，树之所以能长成参天大树，强大的根系之外，就是靠这些木质纤维支撑的。

在这个啥都试着能人工合成的年代，为什么一定要大费周章从木头中提取这种材质呢？

主要是因为想要达到与该木质纤维同等的性质（宽度约4nm 、结晶度70%），人工合成几乎是不可能的。取自大自然就意味着材料有限，所以说还好是从取材广泛的木头中提取的，要不然真只怕价值千金了。

二、有了CFRF为什么还要它？

一听到这种神奇材料，车聚君最大的疑问是：既然我们有了CFRP（碳纤维复合材料）为什么还要研究它呢？

关于CFRP的神奇已不用多说，作为F1赛车指定材质自然强度和轻量化是杠杠的，在民用车领域，以宝马为首也在努力探索此材料的使用，此前宝马i3在IIHS测试中也证明了CFRP使用在民用车上也能较好地保护驾驶者。

▲通过树脂、金属、陶瓷等基体复合而成的CFRP，其抗拉强度是钢材的7~12倍，比重为钢材的20%，比CNF性能要好。

为什么要研究CNF，这就要聊到这两种材料的使用区别了。

CFRP虽然好，但是这种材料的韧性却不大，说白了就是比较脆，而CNF相比它则能更好折弯，这样一来，制造一些复杂部件就更具优势，比如像保险杠、内饰、轮胎等树脂和橡胶部件。而且CNF强度也很高，就能够避免传统塑料保险杠被轻易撞击破裂了。

▲并不是说CFRP不好，由于强度更高，它可被使用在强度要求更大、韧性要求相对一般的车身主体件上。

此外，CFRP的回收处理一直很让人头疼，由于碳纤维增强塑料不可降解，因此将其磨成粉末、垃圾场填埋或焚烧都不行不通。

早在2010年日本三菱人造丝公司就估计世界上废弃的CFRP就大约高达2万吨，而近几年轻量化要求也越发严格，这数据只怕是已经成倍增长了。

让人惊喜的是，CNF简直就是环境友好的楷模，因为这种源自木头的材料，可以直接通过土壤降解，根本不用担心后续问题。

▲美国威斯康星大学麦迪逊分校曾做过相关研究，将纤维素纳米纤维膜制作的电脑芯片放入木堆3周后，它就已经发生了降解。

如果说CFRP回收问题还能通过高温分解或化学降解等方式进行改进，那关于透明度的问题就毫无办法了。我们都知道CFRP是一种黑色的材质，甚至都不用给它上漆就可以直接做外饰件。

看似很完美，但也制约了它的使用范围，比如它就不能作为透明材料使用，所以像汽车玻璃的轻量化就无能为力了。

▲汽车上的7块玻璃（前风挡、四门、尾门、天窗）重量可都不轻，特别是前风挡一般都能达到20kg多。

这点上CNF可谓优势巨大，在其加工成膜状后，它就会变成类似“塑料薄膜”的状态，不仅能像纸一样弯折，而且还结实、透明度高。

此前也有人考虑用树脂作为玻璃的替换材料，但树脂的热膨胀率大、耐受温度变化能力较弱、透明度不高等缺点限制了它的使用。

三、它也能作为一种复合材料使用了

CNF不仅能在单独使用时发挥强大功效，还可以作为添加剂加强其他材料的强度，间接达到轻量化的目的。

比如早在2012年，王子制纸和京都大学教授矢野浩之等人合作开发出了CNF含量在10％以上的新树脂，按一辆车的树脂使用量来看，能够同比降低约20kg的重量，按车辆每减少100kg，百公里油耗降低0.5升来算，仅在这上面就能降低0.1L/百公里。

▲苍蝇腿也是肉，可不要小瞧这0.1L/百公里，轻量化可是这么一点点省出来的。

总之，CNF有着多种优点，比如环保、韧性好、可混合使用也可独立使用、可制成透明材料等。按业内说法，这种材料将会是CFRP的强有力的补充材料甚至是替代材料。

但优点往往伴随着缺点，根据车聚君的“万物守恒定律”，世间肯定是没有这种好事存在的，啥都好那让其它材料咋混呢，难不成汽车厂商们都瞎了吗？

当然不是，最头疼的当然是高成本问题了。

由于工艺繁琐，导致其制造成本高达600元/kg，而碳纤维复合材料大约在120元/kg（2016年全球碳纤维复合材料市场报告），而且CNF的研发存在行业壁垒，仅限于这个领域已经深耕多年的造纸行业，普通企业想入手成本会更高。

不过近期日本古河电工采用了一套新技术，将CNF强化复合材料的制造成本降至近23元/kg，但似乎还是处在实验室阶段，他们也没公布量产计划。

如果CNF的价格能降低到如此低的程度，简直就是性价比超高的材料，而且使用范围如此之广，到时候车身轻量化一定可以达到很可观的数据，到时候节油节电都不是问题了。

车聚小结：

在轻量化技术上各国各企业都在不断探索新的方法，不得不承认日本在这方面的研究和投入很大，当然CNF能在日本异军突起和其深厚的造纸工业和化学工业有关，但想想造纸术还是中国的四大发明之一就觉得挺心酸，事实上中国在这方面还是十分落后的一方。

据传CNF材料将会在2020年东京奥运推广使用，虽然不清楚会以何种方式展示给我们，说不定是超级轻量化跑鞋，但就以上来看，一定不会让我们失望。

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