纳米纤维素汽车轻量化应用

鉴于碳排放标准日益趋严，汽车轻量化已成为全球汽车工业的一致目标。根据欧洲汽车工业协会的研究，汽车质量每下降 100 公斤，百公里油耗可下降 0.4L，碳排放大约可以减少 1 公斤。美国能源部数据亦显示，汽车重量每下降 10%，则其燃料消耗降低 6%-8%，若汽车的传统钢铁部件被轻量化材料替代，则汽车车身及底盘的重量可降低 50%，相应碳排放亦会降低。因此，汽车轻量化能够有效降低碳排放。据统计，新能源汽车每减重10%，续航里程将提升5%-6%左右。日本将“纳米纤维素”列为当前新兴战略材料；日本环境省组织了由工业、学术和政府机构组成的联盟，开发NCV（纳米纤维素汽车）。

我纳米纤维素团队采用“机械研磨+疏水改性+双螺杆挤出+注塑成型”的制备工艺，开发纳米纤维增强塑料样品，拉伸模量提高2倍，拉伸强度提高1.5倍，热膨胀系数减少90%。此外，还开发了新型热渗透及滚压工艺，高效制造隔热保温、光学透明、雾度可调、耐久防水的CNFs基复合材料薄膜，可有效降低20%密闭空间制冷及照明能耗。

1、磷酸化纳米纤维素绿色规模化制备

开发了磷酸化纳米纤维素绿色规模化制备成套技术，建立国内首条中试生产线，形成了磷酸化纤维素纳米纤维（P-CNFs）、磷酸化纤维素纳米晶（P-CNCs）等系列产品。相比传统纳米纤维素，具有以下优势：1）高电荷量（>3mmol/g），且可根据产品需求进行调控；2）高长径比：3）高保水性。

该成果发表于ACS Sustainable Chem. Eng. 2022, 10, 8876−8884; Green Chem., 2023, 25, 5041–5050；申请发明专利3项。