汽車一直是現代工業的「火車頭工業」，意思是指透過汽車業，常可以帶動週邊工業的革新與進步。其中，就包括了「材料」。舉例來說，結合了輕量化、高強度的材料，將成為未來汽車工業的決勝關鍵。 (文/張志康)

透過使用輕量化、高強度的材料，未來汽車的材料將不僅只有金屬。 

輕量化其實一直是汽車工業裡萬年不衰的老問題，從1885年人類出現第一部汽車開始，如何在結構強度不變甚至強化的前提下，讓車子變得更輕，一直是一個多世紀以來，汽車工程師們想要解決的問題。 

從汽車問世以來，輕量化一直是重要問題。

為什麼呢？答案其實很簡單，車子的重量往往跟油耗表現掛勾，一般來說，若車子的重量能夠減輕10%，那麼油耗將可望改善6%-8%。所以輕量化一直是汽車業的重大課題。舉個例子來說，汽車引擎早期大多採用鑄鐵，但從80年代開始，鋁合金的汽缸頭，甚至全鋁合金的引擎，就漸漸出現，甚至成為主流。 

為了輕量化，全鋁合金的車身結構也應運而生。

90年代，美國通用汽車為抵抗日本車的大舉入侵北美車市，推出了釷星汽車，大膽地將車身件，從鋼板改為塑料。而Swatch與戴姆勒賓士合資的Smart，更把輕量化的塑料車身件當成時尚，可以輕鬆更換。 

為了輕量化，smart的車身鈑件多採塑鋼材質。

當然，輕量化不能無限上綱，更需要重視材料的強度。於是，不少人把腦筋動到了1959年發明問世的碳纖維頭上。到目前為止，碳纖維常可以在強調輕量化的車種上看到，比如說以超級跑車為主的McLaren、Koenigsegg，就連Lexus都開始大量在各重要部件上，使用碳纖維材質。 

Koenigsegg之類的超級跑車，車身、底盤、內裝均大量使用碳纖維材質。

可是，碳纖維雖然有很棒的特性，比如說重量只有同體積鋼材的四分之一、強度最高卻可達鋼材的四倍，但碳纖維的問題在於製程很難改良，換句話說，生產成本也就難以降低，自然很難用在大量生產的汽車上。舉例來說，BMW i3原本採用碳纖維車體，整個車體的重量僅有180公斤，甚至BMW還特別砸了6億歐元，在萊比錫建立一條全新的碳纖維生產線。但BMW第二代i3還是乖乖改回了鋁合金車身，以降低製造成本。 

BMW i3原本採用碳纖維車身，但成本實在太高，新一代車型改回鋁合金車身。

不過，近年來又多了一種比碳纖維更輕、強度比鐵更強五倍的全新材料──纖維素奈米纖維（CNF；cellulose nanofibril）。簡單來說，就是把一般的木材用奈米技術做成紙，再抽出來做成奈米纖維。目前CNF的用途包括了半導體、食品、建築、服裝、化妝品，在汽車業上，CNF除了可以用於車內飾板、車體鈑件外，也可在電動車的電池內扮演重要角色，用途非常廣泛。 

CNF的特性是輕，這部Nissan Note e-power的引擎蓋便是CNF材質。

從特性上來說，CNF在同等體積下，重量僅有鋼材的五分之一，但強度卻是鋼的五倍到六倍，同時還有加工彎曲性高、熱膨脹系數小等特點。而且目前也有研究將CNF作為電子晶片的基板，再加上其纖維孔徑比病毒更小，也很有機會在醫療上扮演重要角色。再加上CNF原料來自於樹木，可以為維生物分解，很有機會成為全面取代石化塑膠的重要材料。 

CNF的材料特性很特別，未來可以用在非常多地方。

當然，目前這樣的材料仍然很貴，一公斤碳纖維的價格約在一千元台幣左右，玻璃纖維則是在6、700元上下，但CNF一公斤原料目前價格仍在萬元左右，雖說有消息指出未來有機會將價格壓在150元以下，但想要推廣，恐怕還有一段很長的路要走。 

東京大學去年發表的概念電動車，全車有九成部件是塑料材質，未來汽車輕量化材質會用得更多。

去年東京大學發表的概念電動車，包括車身上透明的部件（如前擋）均採用9成的塑料，車體重量較一般電動車減輕40%，可以有效地解決電動車續航力不足的問題。未來在減碳的需求下，這類能夠有效輕量化，並能維持現有材料強度的材料，勢必將成為汽車工業的重要一環。 

澳洲的電動車企業AEV Robotics預計將推出的車輛，也將大量使用輕量化車體。

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作者張志康有20年以上的汽車新聞採訪經驗，曾任職於一手車訊、車主雜誌、汽車百科等專業媒體，與中央日報、欣傳媒、時報周刊等綜合性媒體，現任NOWnews資深要聞編輯。