番茄、蛋殼、大豆，這些東西看起來(lái)與被稱(chēng)作是“鋼鐵之軀”的汽車(chē)風(fēng)馬牛不相及，但汽車(chē)制造商、零部件廠商、材料廠商正在將越來(lái)越多的生物材料引入汽車(chē)制造業(yè)。實(shí)際上，福特早在上世紀(jì)20年代起就致力于生物材料的使用，當(dāng)時(shí)亨利·福特就在T型車(chē)上使用了麥草。此后，大豆材質(zhì)的泡沫、密封件、墊圈，蓖麻材質(zhì)的泡沫、塑料及天然纖維增強(qiáng)材料均開(kāi)始被福特及其他車(chē)企使用。

新型生物材料不斷涌現(xiàn)

美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)教授卡特里娜·科尼什曾在美國(guó)農(nóng)業(yè)部工作過(guò)，年輕時(shí)遇到的一件事給她留下了深刻印象。當(dāng)時(shí)她看到一輛卡車(chē)裝載著剛摘下來(lái)的滿車(chē)番茄從農(nóng)場(chǎng)運(yùn)出來(lái)，與大多數(shù)人關(guān)注點(diǎn)不同的是，她瞬間意識(shí)到，放在最下層的番茄能承受那么大的壓力，那么番茄皮一定非常結(jié)實(shí)。

25年過(guò)去了，科尼什現(xiàn)在成了一名替代天然橡膠、橡膠生物合成領(lǐng)域的國(guó)際權(quán)威專(zhuān)家。她始終沒(méi)有忘記年輕時(shí)的那件事，并致力于研發(fā)更多生物材料?？颇崾舱J(rèn)為，番茄皮可以取代部分會(huì)造成環(huán)境污染的炭黑材料，可用在汽車(chē)懸架襯套、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、輪胎、軟管和其他部件中。

同樣，蛋殼也可以取代部分炭黑材料?？颇崾惨笃髽I(yè)把不用的工業(yè)廢料垃圾袋送到她的實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)篩選，她發(fā)現(xiàn)蛋殼磨成細(xì)粉也可以作為炭黑材料的增強(qiáng)劑。目前，美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的研究人員，正與該國(guó)知名零部件供應(yīng)商天納克以及至少一家大型車(chē)企共同合作，測(cè)試橡膠部件中的番茄皮和蛋殼，希望未來(lái)這些材料能用于制造汽車(chē)零部件。

事實(shí)上，意識(shí)到番茄皮用處的人并非只有科尼什。早在2014年，福特宣布與美國(guó)食品生產(chǎn)商亨氏合作，探討利用番茄皮制造汽車(chē)零部件。亨氏的番茄醬名聲在外，每年用到的番茄多達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸。亨氏研究人員一直在尋求番茄皮、莖、籽等加工副產(chǎn)品的再利用渠道。福特和亨氏希望通過(guò)研究，將番茄的加工副產(chǎn)品制成既輕又足夠堅(jiān)固，可滿足車(chē)用需求的新型材料。例如，經(jīng)過(guò)干燥處理的番茄皮等可用于制作車(chē)輛的布線支架和儲(chǔ)物格。

此外，福特旗下的野馬、金牛座、開(kāi)拓者等多款車(chē)型的座椅采用了李爾開(kāi)發(fā)的大豆發(fā)泡材料，這種發(fā)泡材料基于大豆油制造，性能優(yōu)異。福特在2013年洛杉磯車(chē)展上展示了Fusion Energi插電式混合動(dòng)力車(chē)，其座椅靠背、彈性坐墊、座椅頭枕、門(mén)板內(nèi)嵌等部件采用了可口可樂(lè)開(kāi)發(fā)的植物性可回收材料，而這種材料的原料之一就是甘蔗制糖過(guò)程中剩余的植物纖維。

目前，科尼什和其他數(shù)千名化學(xué)家，以及各個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、零部件供應(yīng)商和汽車(chē)制造商的實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)研究人員，正在從分子水平上對(duì)汽車(chē)制造進(jìn)行重新思考。這正是天納克首席技術(shù)官本·帕特爾所聲稱(chēng)的席卷汽車(chē)行業(yè)“材料科學(xué)革命”的一部分。

“新四化”帶來(lái)材料新變革

一直以來(lái)，輕量化、燃油經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能減排以及對(duì)更環(huán)保的可回收零部件的追求，推動(dòng)著汽車(chē)零部件的變革。不過(guò)，以“新四化”（電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化）為代表的未來(lái)移動(dòng)出行方式使得供應(yīng)商們開(kāi)始重新改造汽車(chē)零部件。

根據(jù)美國(guó)交通部的數(shù)據(jù)，美國(guó)人平均每天的開(kāi)車(chē)時(shí)間為1小時(shí)左右，他們的私家車(chē)平均有95％的時(shí)間處于閑置狀態(tài)。但如果進(jìn)入自動(dòng)駕駛時(shí)代，一輛車(chē)每天的使用時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)20小時(shí)，這樣的使用強(qiáng)度對(duì)零部件的耐久性提出更高要求。供應(yīng)商已經(jīng)在為此做準(zhǔn)備。一些供應(yīng)商考慮的目標(biāo)是，制造出能承受每年10萬(wàn)英里使用強(qiáng)度的汽車(chē)零部件，并實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)英里的預(yù)期壽命。

此外，隨著網(wǎng)約車(chē)的出現(xiàn)，越來(lái)越多的私家車(chē)出現(xiàn)了使用率上升的情況。根據(jù)美國(guó)RideGuru拼車(chē)共享信息庫(kù)的數(shù)據(jù)，一些優(yōu)步和來(lái)福車(chē)的全職司機(jī)每周的拼車(chē)?yán)锍谈哌_(dá)1000英里，每天有數(shù)十人乘坐一輛車(chē)，這讓供應(yīng)商不得不重新考慮座椅泡沫、門(mén)窗密封條、機(jī)械部件甚至油漆的磨損率問(wèn)題。

電動(dòng)化也是汽車(chē)行業(yè)的大趨勢(shì)之一。“電動(dòng)化在分子水平上給汽車(chē)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)?！碧旒{克全球性能材料工程執(zhí)行董事羅德·哈迪表示。他還補(bǔ)充道：“未來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)將比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)耐用得多，因此電動(dòng)汽車(chē)上的零部件也必須同樣耐用。”另外，據(jù)天納克全球彈性材料部門(mén)總經(jīng)理史蒂夫·普爾曼介紹，在電動(dòng)汽車(chē)中可以聽(tīng)到一些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的噪聲，而這些噪聲在燃油車(chē)中通常被發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音所淹沒(méi)。汽車(chē)制造商已經(jīng)要求天納克開(kāi)發(fā)新的傳動(dòng)系統(tǒng)支架和懸架部件，以消除這些噪聲。

耐久性讓材料迎成本挑戰(zhàn)

未來(lái)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)的零部件壽命可能是現(xiàn)在汽車(chē)的10倍，但這些零部件的售價(jià)不可能是它們所替換零部件的10倍。事實(shí)上，不少供應(yīng)商表示，汽車(chē)制造商根本不想多花一分錢(qián)。

“計(jì)算成本是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。如果只看純粹的部件成本，有些可能會(huì)更貴。不過(guò)，如果它改變了生產(chǎn)效率和復(fù)雜性呢？如果它減少了部分更細(xì)小零部件呢？如果它降低了維修成本呢？有很多不同的方法來(lái)計(jì)算成本?！迸撂貭栒f(shuō)。

這將是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題，供應(yīng)商引入由新材料制成的部件后，看起來(lái)可能比現(xiàn)有部件成本更高，但實(shí)際上可能更便宜。一些供應(yīng)商正在研究如何在不大幅提價(jià)的情況下推出并交付下一代零部件。

日前，麥格納的座椅部門(mén)剛剛推出了一種名為Freeform的座椅面套材料，計(jì)劃在共享汽車(chē)上推廣使用。這種材料的成本略高于麥格納目前使用的材料，但該公司計(jì)算發(fā)現(xiàn)，采用Freeform的成本與之前大致相同，因?yàn)樗蟠蠛?jiǎn)化了座椅的制造過(guò)程，取消了導(dǎo)引線、拱圈夾等部件，而這些東西通常用來(lái)將座椅和泡沫墊連接到座椅框架上。采用Freeform后，只是簡(jiǎn)單地拉開(kāi)拉鏈，就可以快速清洗和更換座椅內(nèi)飾。

麥格納座椅泡沫制造全球總監(jiān)芮妮·肖文表示，F(xiàn)reeform是麥格納首批反映分子水平創(chuàng)新的座椅產(chǎn)品之一。麥格納預(yù)計(jì)，這種產(chǎn)品將在大約一年后投產(chǎn)?！胞湼窦{所要做的是，對(duì)我們的化學(xué)體系在分子水平上進(jìn)行大規(guī)模的改變。我們正在和我們的供應(yīng)商打交道，并獲得更高分子量的材料。這使我們能夠提高最終產(chǎn)品的耐用性和性能，更適用于今天的汽車(chē)市場(chǎng)?！毙の恼f(shuō)。

當(dāng)然，面臨成本問(wèn)題的新型材料也不在少數(shù)，有些生物基材料成本是石油基材料的3倍左右。如何降低成本，并達(dá)到車(chē)用需求，還要靠研究人員的進(jìn)一步攻關(guān)。以科尼什的研究為例，研究人員需要確保用磨碎的番茄皮和磨碎的蛋殼制成的發(fā)動(dòng)機(jī)罩，至少要與使用橡膠炭黑材料制造的傳統(tǒng)部件擁有一樣的耐用性，且成本不會(huì)太高。

零部件企業(yè)迎接新材料革命

就像汽車(chē)制造商為電動(dòng)汽車(chē)、自動(dòng)駕駛技術(shù)等投入巨資一樣，零部件供應(yīng)商在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)也面臨巨額支出。美國(guó)零部件供應(yīng)商庫(kù)柏標(biāo)準(zhǔn)公司的業(yè)務(wù)包括車(chē)身密封、減震器、汽車(chē)專(zhuān)用緊固件、燃油輸送系統(tǒng)等，該公司首席技術(shù)官克里斯·庫(kù)奇表示，電動(dòng)化已經(jīng)席卷整個(gè)行業(yè)，雖然汽車(chē)制造商現(xiàn)在還沒(méi)有要求他們提供壽命極長(zhǎng)的零部件，但庫(kù)柏標(biāo)準(zhǔn)公司認(rèn)為這是遲早的事，并已經(jīng)在為此做準(zhǔn)備，研發(fā)預(yù)算不斷增長(zhǎng)，希望在材料科學(xué)方面取得進(jìn)展。

當(dāng)然，新材料的開(kāi)發(fā)不是一蹴而就的。據(jù)庫(kù)奇介紹，庫(kù)柏標(biāo)準(zhǔn)公司花了5年時(shí)間成功開(kāi)發(fā)出一種名為Fortrex的密封件，以此取代傳統(tǒng)的橡膠密封條。Fortrex是一種高性能的彈性材料，重量較傳統(tǒng)的密封材料輕30％，且抗磨損性能很好，可以提供更好的保護(hù)，抵御大自然的風(fēng)雨侵蝕。

可以預(yù)想到的是，未來(lái)汽車(chē)將在各個(gè)方面發(fā)生變化，甚至包括涂料及鍍膜加工。全球最大的汽車(chē)涂料供應(yīng)商之一——艾仕得公司首席技術(shù)官巴里·斯奈德透露，該公司近年來(lái)加大了研發(fā)支出，以及時(shí)應(yīng)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)變革。斯奈德表示，艾仕得正在研發(fā)用于油漆的新材料，研究方向之一是讓自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以“看到”其他車(chē)輛。

帕特爾認(rèn)為，當(dāng)今汽車(chē)行業(yè)創(chuàng)新的速度比歷史上任何時(shí)候都要快，得益于互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，汽車(chē)業(yè)也正在經(jīng)歷一場(chǎng)新材料革命，會(huì)有更多人致力于開(kāi)發(fā)新材料解決方案，讓未來(lái)的汽車(chē)生活變得更智能、更美好。（張冬梅）