Công bố mới đây của các nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất phụ tùng Nhật Bản cho biết trọng lượng của vật liệu làm từ bột gỗ hay mùn cưa chỉ nhẹ bằng 1/5 vật liệu làm từ thép và có thể khỏe hơn gấp 5 lần.
Theo các nhà nghiên cứu, sợi nano cellulose có thể trở thành vật liệu thay thế cho thép trong các thập niên tới, mặc dù phải cạnh tranh với các vật liệu từ carbon và vẫn còn là 1 quá trình dài mới có thể khả thi về mặt thương mại.
Ông Masanori Matsushiro, người quản lí dự án thiết kế thân xe của Tập đoàn sản xuất ô tô Toyota cho biết: “Giảm trọng lượng thân xe là một vấn đề mà chúng tôi luôn phải đối mặt. Tuy nhiên, cũng phải giải quyết được một vấn đề khác là chi phí sản xuất đắt đỏ trước khi có thể đưa vật liệu mới nhẹ hơn vào sản xuất đại trà”.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kyoto và các nhà cung cấp phụ tùng lớn như Tập đoàn Denso (nhà cung cấp phụ tùng lớn nhất cho Toyota), Tập đoàn DaikyoNishikawa (đối tác với Toyota Motor và Mazda Motor) đang chế tạo ra loại nhựa kết hợp với sợi nano cellulose bằng cách phân rã bột gỗ xuống kích cỡ micron (tức 1/1.000 milimet).
Giáo sư Hiroaki Yano, Đại học Kyoto - người phụ trách nghiên cứu này - cho hay: “Đây là ứng dụng rẻ nhất mà mang hiệu quả cao nhất cho sợi nano cellulose và đó là vì sao chúng tôi đang tập trung trong việc sử dụng nó cho việc sản xuất phụ tùng ô tô và máy bay”. Trường đại học và các nhà sản xuất phụ tùng hiện đang phát triển một mẫu xe sử dụng các bộ phận làm bằng sợi nano cellulose được dự đoán sẽ hoàn thành vào năm 2020.
Các nhà sản xuất ô tô khác cũng đang sử dụng những vật liệu thay thế nhẹ hơn thép. BMW sử dụng sợi carbon tăng cường bởi polyme (CFRPs) cho dòng xe điện nhỏ gọn i3 cũng như dòng i7 trong khi thép có độ bền cao và hợp kim nhôm hiện là lựa chọn nhẹ cân phổ biến nhất bởi chúng rẻ hơn và dễ tái chế.
GS Yano cho biết nghiên cứu của ông được lấy cảm hứng từ bức ảnh “Spruce Goose” - chiếc máy bay chở hàng được làm gần như hoàn toàn bằng gỗ vào năm 1947 bởi tỉ phú Mĩ Howard Hughes. Vào thời điểm đó, nó là chiếc máy bay lớn nhất thế giới. “Nếu như Howard Hughes có thể tìm ra cách để sử dụng gỗ dựng nên được cả cái máy bay khổng lồ, thì tại sao không sử dụng chúng để tạo nên loại vật liệu cứng hơn cả thép chứ” - Yano nói.
Theo tính toán chi phí sản xuất cho 1 kilogram sợi nano cellulose hiện tại là khoảng vào 1.000 yên (tương đương 9 đô la Mĩ). GS Yano dự định sẽ giảm được 1 nửa chi phí đó vào năm 2030, và lúc đấy nó sẽ trở thành 1 sản phẩm phù hợp kinh tế, bởi nó sẽ kết hợp với nhựa, cạnh tranh được với loại thép siêu bền và nhôm hợp kim với giá thành hiện tại vào khoảng 2 USD/kg. Các chuyên gia trong ngành ước tính giá thành sợi carbon sẽ giảm xuống còn khoảng 10 USD/kg vào năm 2025.
Anthony Vicari, một nhà phân tích vật liệu ứng dụng tại Trung tâm Nghiên cứu Lux ở Boston (Mỹ) cho biết nếu tầm nhìn của GS Yano đúng, thì sợi nano celloluse sẽ là một bước đi ngoạn mục.
