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近日，全球首款3D打印电动汽车开上美国纽约街头兜风，引发了人们对其极大的关注。这辆名叫"Strati"的电动汽车全身是由碳纤维及塑料制成，但让人称奇的是，该款塑料汽车和金属材质一样坚硬，重量却是金属汽车的一半。
塑料汽车的面世引起了国内塑化企业的强烈关注，"这个3D塑料汽车将'纳米塑料替代金属材料'的理念直观地呈现在所有人面前，展现了塑料行业广阔的发展空间。"广东三凯新材料股份有限公司（以下简称"三凯"）董事长欧阳伟表示。
三凯作为在业内创新性将纳米改性塑料成熟应用于汽车、机器人、航空、航天等诸多领域的知名企业，为塑化企业提供了良性参考，也引领了"纳米塑料替代金属材料"的发展方向。
助力汽车轻量化低成本化
塑料在汽车工业中的应用始于20世纪50年代，已经有60多年的历史。随着汽车向轻量、节能方向发展，对材料提出了更高的要求。由于1kg塑料可以替代2-3kg金属等更重的材料，而汽车自重每下降10%，油耗可以降低6%-8%。所以增加改性塑料在汽车中的用量可以降低整车成本、重量，并达到节能效果。
"拿汽车发动机来说，传统的齿轮都使用的是钛合金，镁合金，铝合金之类的。这不仅贵，摩擦大，噪声大，而且笨重，增加油耗，不环保。"欧阳伟说道。
三凯检测设备
为减轻汽车自重，采用纳米改性高性能塑料配件替代笨重的金属部件已经成为发展主流。普通塑料制品模量和耐热性较低，抗冲强度差，因而难以直接用于汽车发动机及重要配件。但如果在塑料树脂中添加一定比例的纳米材料，对树脂进行改性，所制得的产品耐高温性、抗老化性和抗冲强度均可明显增强。比如，轿车中使用的经添加纳米材料改性的PP，其耐高温性可由80℃提高到150℃，并可保证在高温下750-1000小时不老化、不龟裂。
三凯用纳米塑料替代这些金属，不仅很好地规避了金属材料应用在汽车零部件当中的"热胀冷缩"、"金属疲劳"问题，还创新性地将纳米技术融合进塑料材料，打造差异化技术竞争力。
据三凯技术研发人员介绍，纳米塑料可以改变传统塑料的功能特性，呈现出优异的物理性能：硬度高，耐热性强，比重更小。这才让增强增韧塑料可以代替金属材料，因此解决了以塑代钢的首要问题：硬度。
同时，由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长，纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度，这样的纳米塑料在汽车上将有广泛的用途。经过纳米技术处理的部分材料耐磨性更是黄铜的27倍，钢铁的7倍。这大大增强了汽车零部件的耐磨性。
欧阳伟认为，功能性好的纳米塑料零部件能够提高生产能力5-10倍，同时降低生产成本。由于三凯纳米塑料比重小，重量轻，因此广泛用于汽车发动机和重要部件上可以大幅度减轻汽车重量，达到节省燃料的目的。仅塑料模具一项可以节约的费用就相当可观：塑料模具的使用寿命是铝合金模具使用寿命的10倍，而成本却比金属降低了30%。而且，越来越严格的汽车尾气排放标准也要求汽车的重量越来越轻，越来越多地用塑料零部件来替代金属零部件。
随着研究的深入，汽车塑料的品种和应用范围不断扩大。由于塑料的优越特性，在汽车设计中大量采用塑料，不仅可以实现汽车结构轻量化设计，而且可以综合地反映对汽车设计性能的要求，即轻量化、安全、防腐、造型和舒适性等，从而降低成本，节约材料资源。
广东三凯新材料股份有限公司董事长欧阳伟
除此之外，纳米塑料还有长期耐紫外线、色泽稳定、质量较轻等优点，在汽车配件中的应用领域相当广泛。在汽车外装件中，主要用于保险杆、散热器、底盘、车身外板、车轮护罩、活动车顶及其它保护胶条、挡风胶条等。在内饰件中，主要用于仪表板和内饰板、安全气囊材料，最重要的是发动机零部件及其重要组件等……相关业内专家预测，在未来的20年内，高质量的纳米改性塑料将大量取代现有的车用塑料制品和金属制品，具有巨大的市场潜力。
新材料机器人逆袭工业化进程
以互联网、新材料和新能源为基础，以"数字化智能制造"为核心理念的第三次工业革命浪潮已经到来，而"数字化智能制造"的主体就是机器人。当前全球社会组织形式和经济发展正发生深刻变化，随着人口红利的逐渐衰减和技术的飞速发展，机器人有望闪亮登场，"逆袭"人类工业化进程。
中国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。
消防机器人作为特种机器人的最具代表性的一种，在灭火和抢险救援中发挥着举足轻重的作用。各种大型石油化工企业、隧道、地铁等不断增多，油品燃气、毒气泄漏爆炸、隧道、地铁坍塌等灾害隐患不断增加。消防机器人能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈。它的应用将提高消防部队扑灭特大恶性火灾的实战能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡将产生重要的作用。
机器人在给工业和生活带来无数便捷的同时，它的笨重，不易操作性，昂贵等缺点也被人们广为诟病。低成本、高速化、小型和轻量化机器人的呼声很高。
试想，在火灾现场，现场温度达到几百度的时候，一个炙热的金属机器人笨重的在穿梭。由于金属的高导热性，机器人本身估计已经是烫得不能靠近，机器人自身的正常运转都未必能保证，还怎么代替消防员进行灭火救援、化学检验和火场侦察？在化工泄露现场，一个金属机器人被腐蚀到不能正常作业，在极寒现场，机器人耐不住低温……
三凯根据纳米材料的结构特点，把不同的纳米材料在解决团聚问题下进行聚合，形成多功能、高性能的纳米复合材料。例如纳米功能塑料，并把它应用于机器人中，让机器人有望做到像金属一样结实，又像塑料一样轻。它的质量虽然轻，却能在高冲击强度、化学腐蚀下环境工作，可应用于更多的高危场所。
与金属相比，纳米改性塑料提高了材料的力学性能和耐高温性能，弯曲模量（刚性）可提高1.5-2倍，摩擦和耐磨损性及耐热性也得到提高，热变形温度可上升几十度，最高可耐300度以上高温。在低温环境下，改变塑料在低温下固有的低温脆性，增加塑料在低温下的强度和韧性，承受在-20度以下的温度，使得塑料在低温环境中应用不再受限。
另外，纳米技术赋予材料更多、更高的功能性，使材料具有阻隔性、阻燃性、耐化学性、抗静电、抗紫外线等性能，特殊要求可生产导电塑料。
得益于纳米改性塑料的应用，如今，一批新材料机器人已经在各大领域服役。不同于普通机器人的厚重，新材料机器人轻便，灵巧，制作成本低，最重要的是它环保可回收，符合现代节能减排的大趋势，是国家提倡的产业政策导向。
据了解，纳米改性塑料的无机纳米粒子加入量小，一般为2-5%，仅为通常无机填料改性时加入量的1/10左右，因而塑料密度几乎不变或增加很小，不会因密度增加过多而增加下游塑料加工厂的成本，也没有因填料过多导致其它性能下降的弊病。由于纳米粒子尺寸在10-30纳米之间，因此成型加工和回收时较为理想，具有良好的可回收性，而材料能否回收再利用、是否有利于环境已成为许多工业选材时考虑的重要原则之一。
专家预测，纳米材料及技术将成为第五次推动社会经济各领域快速发展的主导技术，这也将大大推进"纳米塑料替代金属材料"的新进程。欧阳伟认为，"以纳米塑料替代金属材料"是新世纪环境保护和可持续发展要求的必然趋势，在推动新材料应用，响应环境保护和再生资源利用等领域，塑化企业应该承担起更大的责任。
（张荣锋胡延辉）
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三凯作为一家专攻高精尖技术的科研型企业，是国家认定的高新技术企业、新三板首批挂牌上市企业、具有强大的研发实力。目前，公司设有独立的研发部门，拥有高分子材料学术领域资深的教授，也有专业知识扎实的材料学方向研究生和十几年研发能力工艺、生产经验的工程师。
--三凯开发的高性能不含邻苯聚氯乙烯塑料（PVC）产品环保达到国际标准：ROHS、REACH、EN-14372及食品级标准，广泛应用于医用、医疗器械、食品、体育、运动器材、儿童玩具等行业。
--近年来,三凯加大了研发投入用于开发多功能PC/ABS合金、PVC/ABS合金，经过将近一年的工艺和配方优化，该产品市场反应非常好。
--2009年三凯根据市场预测与分析成立了高性能PA66复合材料项目部，并投入了大量的人力和财力，实验取得了突破性进展。《高性能尼龙66（PA66）复合材料》获得2009年第一批创新立项，高性能尼龙66（PA66）复合材料被科技部和财政部批准，由创新基金管理中心立项，无偿资助40万元，项目执行期两年。这也是三凯首次获得国家科技型中小企业技术创新基金项目的立项，2011年8月顺利验收。公司和中科院承担的省部产学研项目"生物医用聚氯乙烯（PVC）关键技术的研发"已于2013年12月顺利验收。
