羽量級的世界

從交通工具到風力發電機葉片，從建築到家居，輕量化的理念正滲透到人們生活的各方面，而節能環保是推動輕量化趨勢的根本動力。

概念車smart forvision 彷彿是一輛來自於兒童玩具世界的電動汽車。但它絕不是「玩具」：輕快的smart 風格，從車輪到車門以及各種內外飾、零組件大量採用塑膠材質——它是巴斯夫和全球最成功的汽車製造商之一戴姆勒公司的共同傑作。相較於同等級的車型，smart forvision 的整車重量減少了30%。

「在我看來，輕量化的趨勢是顯而易見的。」巴斯夫亞太創新園（上海）副總裁蔡璽蘭博士認為，「在交通方面尤其明顯。」2013 年6 月， 歐盟已一致達成更嚴格的汽車碳排放標準，目標計畫到2020 年，歐盟生產的汽車須達到平均排放低於每公里95克二氧化碳，而2011年底的統計資料顯示，德國汽車的平均排放仍高達每公里143 克。「要實現這一減排目標，讓汽車輕量化是必然的趨勢。」據測算，如果汽車重量每減輕100 公斤，其每公里的碳排放將減少10 克。

事實上，輕量化的趨勢正展現在生活的各方面。人們希望所穿戴的衣物、攜帶的物品，如電腦、手機，以及經常需要移動的家居物品越來越輕。「在交通工具方面，飛機、火車、汽車、遊艇越輕就越節能。在不影響性能和安全的前提下，毫無疑問，人們更加青睞與『輕質物品』結伴而行。」巴斯夫聚氨酯特性產品中國技術研發中心總監安可博士說。

輕質化材料的創新是實現「輕量化」的基礎。在一般人的印象中，塑膠僅僅用在日常生活中的一些裝飾性或無足輕重的日常生活用品中，而今巴斯夫對材料的創新正突破人們的思維侷限，塑膠替代鋼鐵的案例已經比比皆是。

巴斯夫中國工程塑料市場部汽車輕量化解決方案專家孫磊表示：「在汽車領域，塑膠已經從不承重、不受力的裝飾件和外觀件逐漸朝向需要高強度、耐衝擊、耐疲勞，乃至耐高溫的功能件和結構件發展。」事實上，從汽車的引擎蓋、前端模組、保險桿、變速箱橫樑，到增壓發動機管路、油底殼、車身結構嵌件，在實際汽車生產中，這些零組件已經實現「塑膠輕質化」的商業應用。此外，透過採用碳纖維環氧樹脂，smart forvision 的車門也已經「塑膠化」。在高鐵、遊艇等交通領域，巴斯夫的輕量化解決方案均展現出了特別的優勢。

「在汽車領域，塑膠已經從不承重、不受力的裝飾件和外觀件逐漸朝向需要高強度、耐衝擊、耐疲勞，乃至耐高溫的功能件和結構件發展。」

孫磊，巴斯夫中國工程塑料市場部經理

不過，最能展現出工程塑料極致性能的是smart forvision 概念車採用的塑膠輪轂。整個輪轂中除了一個與車軸連接的嵌件是金屬的，其餘完全由塑膠複合材料製成，每個塑膠車輪可減重三公斤。可以想像，四個塑膠車輪除了承重數百公斤外，還必須耐受長時間的駕駛轉動，其挑戰何其之大。「當電動汽車的電池技術難以在短時間內實現突破性發展時，為汽車減重顯然是讓人們邁向電動車時代的必然選擇，」孫磊認為，「輪轂輕量化是一個標誌性的突破。目前，塑膠輪轂仍然處於商業化應用的前端，我們的技術專家還在不斷改進其抗衝擊和抗疲勞的性能。」

相較於塑膠汽車，2013 年10 月在德國杜塞爾多夫國際塑膠及橡膠展上，巴斯夫展示的全塑膠電動自行車的商業化之路可能更近。這輛命名為「概念1865——材料再思考」的電動自行車，從車輪、車架到導線等零組件，由聚氨酯組合料、熱固性環氧樹脂、功能性泡綿塑料等24 種尖端特性塑膠材料製造，在展覽現場吸引了無數參觀者的眼球。與鋼材相比，巴斯夫的塑膠車身和底盤零組件最高可減重60%。極度輕量化讓未來單手提著自行車外出旅行的生活不再遙遠。

交通之外，輕量化在清潔能源領域中的應用也同樣前途廣闊。例如，巴斯夫已經將輕量化解決方案應用於風力發電機的葉片製造。讓風力發電機的葉片更輕，有助於捕獲更多的風力資源，但它們必須能夠承受強大的風載荷、氣體沖刷、砂石粒子衝擊、紫外線照射等外界的作用。在太陽能領域，巴斯夫的太陽能模組安裝支架不僅可以大幅降低原本金屬支架的重量，還能有效抵抗2400 帕的風壓，同時確保支架使用壽命超過20 年。

當塑膠大量替代鋼鐵應用到生活的各方面時，大多數人會對其安全性、耐用性產生懷疑。「今天的塑膠已經不是家庭生活使用的盆盆罐罐類的塑膠，更準確地說，它們是一種複合材料，而它們的強度遠遠超過鋼鐵，」孫磊希望扭轉人們對於塑膠的偏見。

與鋼鐵同樣堅硬、耐用的塑膠是複合了各類玻璃纖維、碳纖維、金屬粉末等物質的新材料，也是當今科技發展的重要課題。材料的複合和創新的技術門檻極高，這也是巴斯夫龐大的研發團隊持續耕耘的領域。

然而，要讓塑膠零組件達到金屬零組件的同樣性能，設計和工藝扮演著重要的功用。「對於不同的應用，材料設計的結構不同，則展現的特性不同；在生產工藝方面，生產的方式不同，材料的性能也不盡相同，」孫磊說，「目前對於工業界來說，懂得金屬設計的人仍然是主流，懂得塑膠設計的人才仍然十分缺乏，所以這就要求身為原材料供應商的我們更加深入、直接參與客戶產品設計和生產工藝設計。」

「未來，我們會在亞太區設立更多的核心研發部門，為客戶提供創新產品，以滿足他們的需求。」

安可博士，巴斯夫聚氨酯特性產品中國技術研發中心總監

安可博士認為，「塑膠可以是一種聰明的材料」，原因在於其很強的可塑性。「人們通常認為全金屬外殼的汽車最能夠抗衝擊，但事實上，透過特殊的結構設計，輕質塑膠和複合材料可以有效吸收和減少撞擊能量，進而減少衝擊對乘客造成的損傷，」安可博士解釋說，「塑膠能夠保障行車安全，可以吸收能量的聚氨酯泡綿只是其中的一個例子。」

孫磊強調，任何新材料產品在商業化應用之前都必須經過非常嚴格的安全測試。「目前各種電腦的模擬測試系統可以幫助我們簡化測試複雜度，大幅提升測試效率，但它們仍然不可能完全替代最後階段的實際測試——這是確保安全的保證，」孫磊說。

「中國是日益重要的塑膠和複合材料市場，我們亞太區和本土的研發團隊成熟且經驗豐富，」安可博士說，「未來，我們會在亞太區設立更多的核心研發部門，為客戶提供創新產品，以滿足他們的需求。」

「創新需要更多的跨界合作——不同領域或行業的專家聚集在一起， 尋找可持續的解決方案，這樣，我們才能更好地應對未來的挑戰。」

蔡璽蘭博士，巴斯夫亞太創新園（上海）副總裁

無庸置疑，推動輕量化趨勢的動力包括人們對於便利攜帶生活的渴望，對節能、環保的理念認可。輕量化不僅給人們帶來輕便的移動生活，更重要的是大幅降低了能源的使用和消耗。

「人們談到環保材料時，往往會聯想到是否可回收、循環利用，而我們則站在材料使用的整個生命週期來考慮問題，這包括原料生產、產品生產、產品使用和回收四個環節，回收只是其中一個環節，」孫磊說，「以汽車為例，統計分析顯示，使用環節佔整個生命週期能源消耗的85%，而回收環節即便做到極致，也只能回收總能源消耗的0.2%。所以，如何降低在汽車使用階段的能耗，則成了首要的問題，而汽車輕量化在這當中正發揮了關鍵作用。當然，我們的複合材料實際上是可以回收的。」

在蔡璽蘭博士看來，「創新需要更多的跨界合作——不同領域或行業的專家聚集在一起，尋找可持續的解決方案，這樣，我們才能更好地應對未來的挑戰。」