林姿伶/ 發布日期：2019/02/12/ 瀏覽次數：91

車輛輕量化的技術正在迅速發展，該技術係將輕質材料應用於車輛的生產製造，藉以減輕車體重量，可提高車輛動力、減少燃料消耗、降低排氣污染。其中，該材料包含鎂合金、鋁合金、輕金屬鈹、纖維素奈米纖維材料、碳纖維、石墨烯、生物基固化劑的聚氨酯、陶瓷材料。以下將論述應用於車輛的輕質材料與目前開發實例。

一、鎂合金材料
鎂的質量比鋼輕75％，比鋁輕30％以上，並且具有易成形、高延展性和柔韌性之優點；然而，在使用鎂合金時需要添加昂貴的鏑、鐠和鐿等稀土元素，以達到所需要的強度。美國的西北太平洋國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory；PNNL)研發了剪切輔助加工及擠壓技術ShAPE，該技術不需要添加稀土元素於鎂合金中，能降低成本、提升其機械特性，適用於車輛元件的生產製造。另外，英國的Magnesium Elektron公司開發出高強度鎂合金，可應用於汽車產業中的發動機和渦輪機元件、航太產業的機輪元件，具可鑄性、可加工性、耐高溫、抗腐蝕性。

二、鋁合金材料
鋁質量為鋼的三分之一，具高強度、高衝擊能量吸收度、高延展性，可廣泛應用於車輛動力系統中的發動機和變速箱元件製造。目前，特斯拉(Tesla)汽車公司已使用了大量的鋁合金來製作車體結構，為該領域的市場領導者。

三、輕金屬鈹材料
鈹的質量極輕，為可回收金屬，不會污染環境，並且具有良好的導熱性、高反射率、熱膨脹係數低、抗腐蝕性之優點。美國的Materion公司開發出輕金屬鈹及其衍生物之材料，該材料可應用於車輛元件的生產製造，以及衛星、成像技術、X射線、軍用機等用途。Frost & Sullivan認為在未來幾年內，該技術有機會滲透到歐洲和拉丁美洲市場。

四、纖維素奈米纖維材料
日本京都大學開發出可應用於汽車產業的纖維素奈米纖維(cellulose nanofiber；CNF)材料，其重量比鋼輕五倍、強度卻大五倍。該材料可完全替代鋼，大量地生產製造車輛的外部結構、發動機元件和渦輪機元件，亦可應用於航太產業的機身與機身元件製造。另外，京都大學與Denso、Toyota、DaikyoNishikawa公司合作，測試該材料在汽車元件製造的應用與可行性，成本可減少50％。

五、碳纖維塑料
奧地利的Borealis AG公司開發出碳纖維增強塑料，使用碳纖維取代玻璃纖維，塑料為聚丙烯。該材料的質量非常輕、耐高溫，具有優異的流動性、耐衝擊強度和疲勞強度，可提供更好的剛性和機械強度，並應用於汽車產業。

六、石墨烯材料
石墨烯具優異的強度、超薄的厚薄度、導熱性和導電性。英國的AGM公司與加拿大的Magna公司、英國的SHD公司合作開發石墨烯與環氧樹脂的石墨烯複合材料MTC9810，相較於傳統的複合材料，該材料具優異的斷裂韌性、層間剪切強度、抗壓強度(compressive strength)等機械特性。該團隊計畫利用其特性，開發新產品以擴展其在汽車產業的應用性。

七、柔性陶瓷材料
英國的Zircotec公司開發出柔性的陶瓷隔熱塗料，其重量輕、厚度薄、易彎曲，適用於各種形狀的發動機元件，藉以降低元件的表面氧化和腐蝕，增進發動機的耐用性。此外，該材料亦具高耐熱性，可在500℃時提供保護作用，不會排放有害物質。

八、生物基固化劑的聚氨酯材料
德國的Covestro公司開發出生物基固化劑的聚氨酯塗料，其70%的碳含量來自於生物基，為環保材料，具可快速固化、強接著力、耐化性、優異的機械應力之特性。該材料可應用於車輛、船舶、航空載具的外部結構。Frost & Sullivan認為該材料在亞洲市場有機會增加。