钢铁追求极致
在汽车向CFRP化发展的同时，正面迎击的钢铁也毫不示弱。挑战钢材轻量化极限的尝试接连不断。
日产2013年在北美推出的乘用车“英菲尼迪Q50”（新款Skyline）使用了新日铁住金、神户制钢所合作开发的“1.2GPa级高成型性超高张力钢板”。
| 红色部分是厚度减半的超高张力钢板。其他颜色是过去的高张力钢板 |
超高张力钢板是指通过改进成分和组织构造提高了拉伸强度的钢材。因为强度大，所以能够做到更薄更轻。此次开发的超高张力钢板可比普通钢板薄45％。
过去的超高张力钢板虽然强度大，但很难制成复杂的形状，可应用的范围有限。于是，在调整材料配比，在钢材中掺入一定比例的柔软组织后，钢板的延性（延伸而不断裂的性质）提高了。同时，还调整了冲压成型时的模具设计，建立了适合于材料的新焊接方法，扩大了钢板的适用范围。
以日产的乘用车为例，截至2013年，超高张力钢板在车体重量中平均占到9％。而在2017年之后上市的新款车中，这一比例将提高到25％。还将同时对车体构造进行优化，以图使车体重量比2005年减轻15％。
以轻量化创造新纪录
环保材料的技术革新还开展到了更贴近生活的领域。
各大饮料企业都在竞相开发有助于节省资源的超轻量PET瓶。三得利2013年5月推出的“三得利天然水”550毫升的PET瓶使用了30％的植物原料，实现了11.3克的日本国产PET瓶最轻纪录。超轻量PET瓶的开发要追溯到2009年日本可口可乐推出的矿泉水“I LOHAS”，其把PET瓶的重量从过去的20.5克减轻到12克，引发了话题。而三得利凭借这次的PET瓶，成功刷新了日本可口可乐保持的纪录。
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| 麒麟开发的日本国内最轻的一次性玻璃瓶 | 三得利开发的日本国产矿泉水中最轻的PET瓶 |
为了在保证强度的同时减轻重量，三得利尝试了几十种形状，通过细致调整注射成型时的加热方式和吹塑时间，以0.01毫米的精度，控制瓶身厚度。最薄处的厚度还不到0.1毫米。为了使PET在堆放时不破裂，瓶身底部采用了蛇腹构造，能够利用弹簧效应吸收冲击。三得利的商务专家、新包装材料技术开发推进部长岸重信说：“考虑到强度，这已几乎达到了轻量化的极限。”
而麒麟挑战了玻璃瓶的轻量化。2013年10月，该公司在全国的便利店推出的“GRAND KIRIN”为330毫升一次性玻璃瓶装，瓶身重量为日本国内最轻的140克。比该公司以往使用的玻璃瓶减轻了近两成。
这种玻璃瓶是与大型制瓶企业日本山村硝子合作开发的。瓶身相互接触的“肩部”和底部的侧面保留了一定厚度，其他部分则大胆地减薄。通过将这种玻璃瓶放在自行车车筐内，反复在不平的路面上骑行等测试，确认了耐久性。啤酒照射日光会破坏原本的风味。因为缩小玻璃厚度后，日光容易透过瓶身，为了保证啤酒的质量，麒麟把玻璃的颜色从棕色改为了黑色。
麒麟封装技术研究所的主任研究员菅原启说：“轻量化不仅降低了环境负荷，还让搬运变得更加轻松，便利性也提高了。”
50年一遇的机会
电力行业的材料革新的着眼点并不是轻量化。而是迎来了利用特定金属在持续降温后电阻会归零的“超导”现象，使供电损失极低的电缆实用化阶段。曾经的“未来技术”已经近在咫尺。
超导电缆的直径约为15厘米。其内侧通入零下196℃的液氮，用来冷却通电的超导材料。扣除冷却消耗的电能，供电损失也可以减少到4分之1左右。
在日本，发电站生产的电能有5％以上会在流经电缆、变电站之时，以热能等形式消耗掉了。1年约为500亿千瓦时，相当于6座核电机组的发电量。
如果在电力需求巨大的大城市普及超导电缆，在不久的将来，日本全国的平均供电损失就可以降低到原来的3.3％。
因为超导电缆可以传输的电能远远超过传统电缆，所以铺设电缆的条数可以减少。在地下埋设的施工量也比较小。有望减少施工和交通堵塞产生的CO2。
电缆的耐用年限约为40年。在2020年前后，日本将会迎来大规模的更新。日本国际超导产业技术研究中心、超导工学研究所的名誉所长盐原融坚定地说：“倘若放过这次机会，就要等到半个世纪之后。在东京奥运会举办之前，一定要想尽办法，使其达到实用水平”。
在缺乏资金实力的中小电力公司林立，电力基础设施老化严重的美国，供电损失高达10％左右。正在完善供电网的新兴市场国家对于超导电缆也有巨大的需求。
瞄准这个庞大的市场，古河电气工业、住友电气工业、法国Nexans S.A.、韩国LS电缆等大型电缆制造商已经展开了激烈的开发竞争。
以世界最高电压送电
日本在超导材料的开发上也走在世界前列。2013年1月，古河电工使用由钇、钡、铜等制成的超导材料，成功开发出了能够以275千伏的当时世界最高电压送电的超导电缆。该公司已经在其中国沈阳的子公司内设置30米长的电缆，实施了为期1个月的通电试验。实验中电缆未见劣化等现象，证实了其耐久性可达30年以上。通过在超导电缆前景看好的中国开展试验，展示了其电缆优异的性能。
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| 古河电工使用钇系材料，开发出了能够以世界最高电压送电的超导电缆 | 古河电工在中国的子公司实施电缆通电试验，证实电缆的耐久性达到了30年 |
住友电工也在2013年5月成功开发出了容世界最大级别的5千安电流通过的电缆。并且，该公司不仅对电缆，而且对供电系统整体的可靠性进行确认，正一步步向实用化迈进。通过与开发冷却装置的前川制作所合作，住友电工在东京电力的旭变电站（横滨市），实施了日本首次接入电力系统的验证试验。到2014年2月底，该公司已积累了1年半的系统运行经验。
超导电缆正在朝着实用化稳步前进。古河电工能源与系统研究所副所长向山晋一说：“研究阶段可以说已经结束。今后要做的，是逐一攻克成本等实用化道路上的个别课题”。现在，超导电缆的价格大约是传统电缆的10倍左右。该公司将以开发高效量产技术、使1条电缆可通过更大电量以节约线材等，力争使超导送电的价格向传统电缆看齐。
作为低碳社会基础的环保材料开发竞争，在即将迎来实用化阶段的今天更加激烈。本系列下一篇文章，笔者将为您介绍碳纳米管、藻类生物质、价格比石油制品更低廉的生物塑料原料等日本引以为傲的焦点材料的开发前沿。（记者：吉冈 阳，《日经环保》）
