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加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia，UBC）开发的一种新工艺有可能将制造轻量化复合材料电动汽车的能力变成现实。在应用科学学院的实验室里，UBC材料工程助理教授Yasmine Abdin博士和她的合作者Frank Ko博士、Scott Renneckar博士成功地将沥青转化为碳纤维。
由于电池重量较大，因此，电池电动汽车（battery electric vehicles，BEV）可能比汽油动力汽车重数百甚至数千磅。该项目负责人、聚合物基复合材料专家Abdin博士解释道：“用轻质碳纤维制造汽车底盘或车身不仅有助于弥补重型电动汽车电池组的不足，而且碳纤维还能增强电池的冷却能力，提高了乘客安全性，延长续航里程。” 然而，目前生产的碳纤维是出了名的昂贵，特别是大约一半的成本归因于原材料——聚丙烯腈（PAN）。研究人员认为，通过改用沥青不但可以显著降低成本，而且还能减轻沥青燃烧时释放的二氧化碳对环境的影响。 UBC木材科学系教授、加拿大高级可再生材料研究主席Renneckar博士指出：“我们正在重新利用一种可能对环境造成破坏的低价值产品，生产能够实现清洁技术的材料。” Abdin博士和她的同事开发的新工艺是“碳纤维大挑战”挑战赛第二阶段的成功解决方案之一，这是由加拿大Alberta Innovates公司发起的一项从油砂中回收有价值产品的挑战赛。
UBC取得成功的关键在于开发了一种独特的、而又与目前碳纤维的制造方式没有本质区别的纺丝工艺，采用该工艺可以在保持纤维结构完整性的同时，纺出更细的纤维。此外，UBC团队还开发了两种不同尺寸的纤维——常规微米级直径纤维和纳米纤维结构，两者都来源于沥青。据称，该团队的工艺使碳纤维的生产成本低于每公斤12美元，而典型的商业价格为每公斤33美元。 Abdin博士介绍，以每公斤12美元的价格为基点，像汽车制造商这样的大批量行业将有机会使用更多的碳纤维。目前，碳纤维等复合材料仅占汽车组件的15%左右。价格合理的碳纤维可能会使这一数字翻一番，这甚至可能会改变游戏规则。 Abdin博士和她的团队计划申请参加“碳纤维大挑战”比赛的第三阶段，该阶段将涉及更大规模的纤维测试，最终实现商业规模的生产。第三轮的额外资金将有助于扩大纤维生产和复合材料产品的制造。 据悉，在“碳纤维大挑战”第二阶段有12支队伍获得了资助，而到了第三阶段也就是最后阶段，只有少数的五六支队伍获得资助。而有了400万美元的资金，Abdin博士正在为未来做准备。
Abdin博士补充道：“汽车制造商并不是我们唯一以纤维的成本和性能优势为目标的行业。我们还在探索其在风力涡轮机、结构电池、超级电容器、管道甚至曲棍球棒等领域更广泛应用！” |
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