生態(tài)汽車是指汽車按照全生命周期理念，從源頭減少環(huán)境污染，在汽車的設(shè)計開發(fā)階段系統(tǒng)的考慮原材料的選用、制造、生產(chǎn)、使用、處理等各個環(huán)節(jié)可能對環(huán)境造成的影響，力求汽車在全生命周期中最大限度降低資源消耗、盡可能少用或不用含有有毒有害物質(zhì)的原材料，從而減少污染物產(chǎn)生和排放，實現(xiàn)環(huán)境的生態(tài)和諧。而生物基復(fù)合材料的應(yīng)用是汽車實現(xiàn)生態(tài)設(shè)計的重要手段。

    生物基材料是指以可再生資源（如農(nóng)作物、廢棄物、樹木、其他植物及其殘體和內(nèi)含物等）為原料，通過生物合成、生物加工、生物煉制過程獲得的生物質(zhì)合成材料、生物質(zhì)再生材料和基礎(chǔ)化工原料。

    相比于傳統(tǒng)的石油基材料，生物基材料具有降低原料成本等優(yōu)勢，因此，生物基材料正成為未來汽車材料發(fā)展的一大趨勢。近幾年來，各大汽車巨頭以及原材料供應(yīng)商也紛紛針對汽車巿場，定向?qū)I(yè)地開發(fā)用于汽車加工的生物基材料汽車零部件，為汽生態(tài)汽車?yán)砟钭⑷胄碌幕盍Α?/span>

    生物基材料在汽車上的應(yīng)用方式主要分為三種：一是生物基材料傳統(tǒng)應(yīng)用，如木質(zhì)內(nèi)飾、棉紡織品和皮革座椅等；二是生物基原材料加工成聚合物，該生物基聚合物具有與傳統(tǒng)石油基塑料相類似的性能；三是生物基材料作為增強材料或填充材料與樹脂制備成復(fù)合材料。

    生物基材料的傳統(tǒng)應(yīng)用主要是指直接應(yīng)用生物基原材料而無需復(fù)雜的生物合成或化學(xué)合成作用。如利用木材制備汽車實木面板，利用天然橡膠制備汽車輪胎、油管以及傳動帶等，利用動植物油制備齒輪潤滑油和車身涂料，利用棉花制備汽車棉紡制品內(nèi)飾，利用動物的皮毛制備汽車皮革內(nèi)飾等。原料來源可再生，能夠完全降解，而且在使用過程中對人體無毒無害，屬于比較理想的汽車用材料。

    生物基聚合物

    生物基聚合物經(jīng)過植物糖的轉(zhuǎn)化或微生物代謝生產(chǎn)可以替代石油基塑料的生物基聚合物，如聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）、丁二酸丁二醇共聚物（PBS）、聚己內(nèi)酯（PCL）以及淀粉基塑料等，該生物基聚合物具有和傳統(tǒng)石油基塑料相類似的性能，且可以采用同樣的成型工藝，如可以采用注塑、擠出、模壓、吹塑、發(fā)泡以及熱成型等。

    聚乳酸是一種應(yīng)用較廣泛的熱塑性生物樹脂，其主要是由玉米、甘蔗、土豆等含淀粉農(nóng)作物經(jīng)糖化轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵儆善咸烟前l(fā)酵生成乳酸，再通過化學(xué)合成方法合成一定分子量的聚乳酸。聚乳酸的合成方法主要有直接聚合法和開環(huán)聚合法兩種。

    荷蘭Corbion-purac公司開發(fā)了Plantura系列高耐熱聚乳酸化合物，具有耐熱性高達(dá)140℃，耐沖擊性，耐紫外性，高光澤和優(yōu)異的可著色性以及尺寸穩(wěn)定性等良好性能，可以替代大部分聚酯（PC、PET、PBT）、聚苯乙烯、聚烯烴以及聚酰胺。并應(yīng)用該材料制成了汽車空氣濾清器外殼以及汽車內(nèi)飾部件，其中PLA生物基材料汽車空氣濾清器外殼經(jīng)過15萬公里實車測試，而且未出現(xiàn)任何問題。而且荷蘭Corbion-purac公司已經(jīng)研發(fā)出用農(nóng)作物秸稈等廢棄物替代可食用農(nóng)作物生成聚乳酸，這能夠很好的解決有關(guān)糧食問題的爭議，并且能夠大規(guī)模生產(chǎn)。

    聚羥基脂肪酸酯（PHA）主要是由細(xì)菌通過新陳代謝形成，用于生產(chǎn)其主要原料為玉米、甜菜、甘蔗等農(nóng)作物。PHA兼具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑料的熱加工性能，目前在汽車應(yīng)用方面，PHA主要是以紡織品的形式用作汽車腳墊。

    聚己內(nèi)酯（PCL）是由-己內(nèi)酯在金屬有機化合物（如四苯基錫）做催化劑，二羥基或三羥基做引發(fā)劑條件下開環(huán)聚合而成。PCL具有良好的相容性、生物降解性、高結(jié)晶性和低熔點性。

    三菱化學(xué)研發(fā)出一種新型高性能，高透明度的生物基工程塑料，名為DURABIO，使用植物衍生的異山梨醇作為其原料，新材料具有優(yōu)異的光學(xué)性能和高耐熱性和耐濕性，可用于高透明度和高電阻材料，如電視和智能手機屏幕，觸摸屏和儀表板屏幕。相比于透明塑料聚碳酸酯，DURABIO幾乎消除了光透射變形，使得易于看到觸摸面板表面。

    福特公司推出的基于大豆發(fā)泡材料在座椅靠背和坐墊以及大豆基樹脂復(fù)合擋板，這些材料可以替代傳統(tǒng)的聚氨酯泡沫，而且質(zhì)輕，100%可回收使用，且產(chǎn)品加工過程中能耗低，產(chǎn)品使用過程中無毒無害，利用可再生原料可以使汽車更加節(jié)能、舒適、環(huán)保。

    蓖麻油生物基材料可以通過模壓、注射和擠壓成型工藝制作汽車地毯、襯墊和紡織品。除了生物基聚合物樹脂制品之外，還可以對生物基聚合物添加增強材料或填充材料進行改性，改善其性能，擴大生物基聚合物的應(yīng)用范圍。

    生物基增強材料及填充材料

    生物基材料作為復(fù)合材料的增強材料和填充材料，主要為天然纖維，包括韌皮纖維，其來自莖纖維含量豐富的植物（如大麻、亞麻、黃麻和紅麻），具有好的強度和剛度，能夠承受較大的載荷；許多木材原料或農(nóng)作物殘渣纖維，或葉纖維含量豐富的植物（如劍麻、馬尼拉麻和香蕉纖維等），具有較好的韌性，起到緩沖吸能的作用。

    天然纖維具有節(jié)約石油資源、廢棄后對環(huán)境影響小、減重效果明顯（密度小、質(zhì)量輕）、原料成本低且來源廣泛等優(yōu)點，其應(yīng)用越來越廣泛，可以用來替代玻璃纖維或芳綸纖維等合成纖維作為復(fù)合材料的增強材料，增強樹脂聚合物形成天然纖維增強復(fù)合材料，具有良好的性能。天然纖維增強復(fù)合材料的成型工藝主要有模壓成型、注塑模塑成型以及樹脂傳遞模塑成型等。

    天然纖維作為復(fù)合材料的增強體，需要考慮兩個問題：一是天然纖維富含親水性基團，而聚合物樹脂一般都是疏水性的，兩者的界面結(jié)合性能較差；二是天然纖維在聚合物中的分散情況直接影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，均勻良好的分散才能獲得較好的力學(xué)效果。為此，需要對天然纖維進行改性，常用的改性方法有兩類，一是物理改性法，如高能射線輻射法、熱處理法以及機械破碎法等；二是化學(xué)改性法，如接枝共聚法、堿液處理法和混酸處理法等。

    不同的纖維具有不同的屬性，因此不同的纖維也應(yīng)用于不同的零部件，如亞麻、劍麻和大麻纖維在車門內(nèi)板、座椅靠背襯板、儲物盒和地板面板等零部件中的應(yīng)用，椰子纖維和生物基發(fā)泡材料在座椅坐墊、靠背墊和頭枕中的應(yīng)用，棉花等天然纖維以其優(yōu)異的隔音吸聲性能在汽車內(nèi)飾件中的應(yīng)用，天然膠乳通過軟化零部件表面而用來保護內(nèi)部組件不受破壞，蕉麻纖維在汽車地板面板中的應(yīng)用。

    制造商Flexform Technologies釆用樹脂噴涂非織造麻纖維的氈狀墊，然后在模具中壓制成適當(dāng)?shù)男螤睿缙囓囬T內(nèi)板。他們還創(chuàng)造了一種由韌皮纖維和聚合物纖維混合的無紡布墊，將該墊加熱并模塑成型，可以用于汽車內(nèi)飾件，而且不需要使用任何樹脂，材料質(zhì)輕且堅固。

    奔馳LX概念車使用從甘蔗渣中提取的纖維做原料，制造車身零件，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚恚收崂w維車身結(jié)構(gòu)具有一定的剛度和耐久性，而且可生物降解，體現(xiàn)出保護和尊重自然環(huán)境的理念。