Ða số những người lái xe ở Mỹ khi nhắc đến khái niệm “xe xanh, xe sạch” đều nghĩ ngay đến vấn đề nhiên liệu sử dụng. Ðó là những chiếc xe chạy bằng điện, chạy bằng hydro, không tạo ra khí thải làm hại môi trường.
Ít có người nghĩ đến “xe xanh” theo một khía cạnh khác: vật liệu làm thân xe là loại thân thiện với môi trường. Ý tưởng này không phải là mới. Nhưng chuyện thân xe mà làm từ củ cải đường, sợi thảo mộc, thì quả là một cột mốc đáng chú ý cho tương lai của ngành công nghiệp xe hơi.
Trên trang web xe hơi Auto Week vào ngày 9 Tháng Tám mới đây có giới thiệu phát minh mới của một nhóm sinh viên thuộc Ðại Học Kỹ Thuật Quốc Tế Eindhoven, Hòa Lan. Nhóm này đã phát minh ra một chiếc xe điện có tên là Lina. Ðiều đáng nói nhất của Lina, đó là thân xe được làm một loại vật liệu nhựa tổng hợp có tên gọi PLA chế tạo từ củ cải đường, và sợi lanh dệt. Loại vật liệu nhẹ này được cho là có độ bền tương đương với sợi thủy tinh! Ðể tạo độ cứng chắc cho kết cấu thân xe, những tấm vật liệu làm thân xe có kết cấu của tổ ong, nằm giữa hai lớp sợi lanh tổng hợp.
Lưu ý là chỉ có thân xe và một số chi tiết trong nội thất xe là làm bằng loại vật liệu hữu cơ này. Còn dàn khung (chassis) thì vẫn làm bằng nhôm hợp kim. Lina là một chiếc “xe xanh” thứ thiệt, bởi vì ngoài thân xe làm bằng vật liệu hữu cơ có khả năng tự phân hủy, nó còn chạy bằng động cơ điện không thải khí có hại cho môi trường.
Lina có hai động cơ điện, vận hành bằng ba bình điện loại lithium-ion, có khoảng cách di chuyển sau khi sạc đầy là 62 mile. Lina có thể chạy với tốc độ là 50 mph. Ðặc tính kỹ thuật đáng ghi nhận nhất của Lina chính là trọng lượng rất nhẹ của nó, chỉ vào khoảng 683 lbs (khoảng 310 kg)!
Ðể dễ so sánh, trọng lượng của chiếc xe điện hạng nhẹ Nissan Leaf là vào khoảng 3,323 lbs, gấp năm lần Lina. Chính nhờ vào đặc điểm này mà Lina có hiệu suất cao hơn Nissan Leaf, mặc dù các đặc tính kỹ thuật không bằng (tốc độ, khoảng cách di chuyển…).
Cũng cần lưu ý thêm một điểm hạn chế nữa của Lina, đó là thân xe bằng vật liệu PLA của nó chưa đạt các tiêu chuẩn an toàn khi bị đụng. Theo trưởng nhóm nghiên cứu Noud van de Gevel, loại vật liệu PLA khi va chạm không có khả năng uốn cong như kim loại, mà vỡ ra từng mảnh.
Lina vẫn còn ở trong giai đoạn chế tạo thử nghiệm. Tuy nhiên, chiếc “xe xanh” bốn chỗ làm bằng “vật liệu xanh” này đã cho thấy khả năng ứng dụng của nó cho ngành công nghiệp xe hơi trong tương lai. Bởi vì loại vật liệu tự phân hủy PLA ngoài những đặc tính nhẹ, thân thiện với môi trường, nó còn có một ưu điểm nữa, là tốn ít năng lượng để chế tạo.
Nhóm sinh viên chế tạo Lina giải thích: “Các nhà sản xuất xe hơi hiện nay sử dụng các loại vật liệu nhẹ như nhôm, sợi carbon… để chế tạo xe hơi nhẹ hơn, hiệu suất sử dụng nhiêu liệu cao hơn. Tuy nhiên, việc chế tạo những vật liệu đặc biệt này lại đòi hỏi năng lượng sử dụng cao gấp năm, sáu lần thép, loại vật liệu trước đây thường sử dụng. Hậu quả là năng lượng tiết kiệm được khi lái xe nhẹ lại được sử dụng trong quá trình sản xuất xe. Thêm một yếu tố nữa, đó là việc quy trình tái chế các loại vật liệu đặc biệt này không nhiều, chưa phổ biến so với việc tái chế thép…”
Trong mùa Hè này, Lina sẽ chạy diễn hành trên đường phố Hòa Lan, để gây sự chú ý của mọi người đến việc sử dụng vật liệu có khả năng phân hủy sinh học để chế tạo xe hơi, một khuynh hướng mà hiện nay chưa có nhiều có nhà chế tạo xe hơi mặn mà nghiên cứu, phát triển.
Nếu những nỗ lực của nhóm sinh viên nghiên cứu Lina thành công, đây sẽ là một bước tiến lớn, giúp cho các nhà sản xuất xe hơi tìm kiếm những vật liệu tái tạo, để thay thế cho các loại vật liệu như nhựa, hợp kim, sợi thủy tinh… như hiện nay, với những nhược điểm không tốt cho môi trường.
Nhân nói về vật liệu làm thân xe hơi, tưởng cũng nên nhắc lại về quá trình tiến hóa trong một thế kỷ qua về vật liệu trong ngành kỹ thuật xe hơi. Vào đầu thế kỷ 20, khi ngành công nghiệp xe hơi còn ở thời kỳ phôi thai, thân xe chủ yếu được làm bằng gỗ, giống như các xe ngựa kéo, đã tồn tại trên xứ sở Hoa Kỳ từ nhiều thế kỷ trước.
Thân xe làm bằng gỗ nặng, nhưng điều đó không có gì là quan trọng, khi xăng thời đó còn rất rẻ, và trữ lượng còn nhiều. Thân xe làm bằng gỗ thì có tính chất thủ công, cần tay nghề của thợ gỗ để tạo dáng vẻ đẹp cho thân xe. Mui xe thường được làm bằng vải.
Dần dần, thân xe được chế tạo bằng nhiều vật liệu kết hợp. Trong những năm của thập niên 1920, đã có những chiếc Model T chế tạo kết hợp giữa gỗ và kim loại. Khi ngành công nghiệp xe hơi bắt đầu làm dàn khung xe bằng thép, nhiều nhà sản xuất xe hơi vẫn dùng gỗ để làm thân xe, và đặt trên dân khung thép này. Làm thân xe kiểu này cũng tương tự như việc chế tạo thuyền bè, cho nên thợ làm thuyền thường cao tay nghề trong công việc này.
Khi ngành công nghiệp xe hơi ngày càng phát triển, sản lượng xe ngày càng cao, thợ thủ công có tay nghề ngày càng thiếu, thì thép và nhôm được sử dụng dần để thay thế cho gỗ. Cũng bắt đầu từ thập niên 1920, ngành công nghiệp xe hơi bắt đầu nghĩ ra những phương pháp mới để chế tạo xe hơi nhanh hơn, hiệu quả hơn.
Chuyện kể rằng trong một buổi hội thảo của Hiệp Hội Kỹ Sư Xe Hơi (SAE), một người tham dự đã ngắt lời diễn giả Jay Hayes để chất vấn: “Ông có nghĩ đến một lý thuyết mới là kết hợp thân xe và khung xe thành một kết cấu chung?” Hays đã công bố rằng công ty của ông sẽ sản xuất vào khoảng 3,000 chiếc xe theo nguyên tắc “không có dàn khung” sau cuộc hội thảo.
Theo Hayes, ưu điểm của phương pháp chế tạo khung và thân xe thành một (unibody) là xe nhẹ hơn, gọn hơn, giảm rung động và giảm cả giá thành chế tạo. Ðây có thể xem là một cuộc cách mạng trong ngành sản xuất xe hơi.
Ngày nay, hầu hết các loại xe hơi thông thường đều áp dụng phương pháp unibody. Chỉ còn xe tải, các loại xe SUV (sport utility vehicle) là còn sử dụng khung xe riêng, thân xe riêng. Lưu ý: crossover chính là biến thể của chủng loại SUV, khi có thân và khung theo dạng unibody.
Loại vật liệu sợi thủy tinh dùng để làm thân tàu và xe hơi cũng đã thể hiện nhiều ưu điểm, nhưng nếu sử dụng để sản xuất xe hơi hàng loạt thì gặp khó khăn. Lý do là vì vật liệu sợi thủy tinh cần vài tiếng đồng hồ để đông rắn sau khi tạo hình. Thay vào đó, vật liệu sợi carbon đã được áp dụng, để tạo ra thân xe hơi có trong lượng nhẹ và bền chắc. Dưới áp lực và nhiệt độ cao, nhựa dẻo được bơm vào khuôn đã dệt sẵn sợi carbon, với thời gian chế tạo ngắn hơn so với sợi thủy tinh đến sáu lần.
Ngành công nghiệp xe hơi tiếp tục tiến hóa. Thân xe cũng theo đó mà tiến hóa. Với khuynh hướng “xanh” của thế giới hiện tại, những chiếc xe “xanh từ động cơ đến thân xe” sẽ chính thức lăn bánh trên khắp nẻo đường Mỹ, trong một tương lai không xa.