“茄子技术”弥补探测盲区,涂料商成为自动驾驶汽车竞赛的主角

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全球最大的汽车涂料生产商PPG工业公司正在研发一种油漆

“从油漆的角度来看,自动驾驶汽车提出了一些重大问题”

当亨利•福特(Henry Ford)20世纪的革命性创举使T型车实现量产时,他们生产的汽车只有一种颜色:黑色。之后,为了满足买家的口味,汽车制造商把车漆成了几乎所有可以想象得到的颜色。现在,汽车行业又一次聚焦最初那个颜色,以解决自动驾驶汽车的一个危险盲点:它们看不清黑色。

深颜色会吸光,这意味着自动驾驶汽车的导航激光不会被黑色车反射回来——或者说探测不到黑色车。对于传统油漆生产商来说,这是一个潜在的商机。全球最大的汽车涂料生产商PPG工业公司(PPG Industries Inc.)正在研发一种油漆,它会使激光器发出的近红外光穿过黑色汽车的外涂层,并从反光底层上反射回来——让传感器能探测到它。PPG是从紫茄子那里得到了这个灵感,田间种植的茄子正是因为拥有这种生物特性,果实在炎热的天气里才不至于过热。

全球最大的汽车涂料生产商PPG工业公司(PPG Industries Inc.)

挑战还是商机

PPG和其他一些公司都认识到,解决无人驾驶技术领域最棘手的难题之一,对它们来说将意味着巨大的商机,而且就算是在道路上行驶的机动车数量有可能减少,对其产品的需求也仍然会持续。

然而,这不仅仅是未来汽车面临的挑战。已经具有自动泊车、踩刹车、避开障碍物和找到正确车道等功能的汽车,依靠的是隐藏在保险杠和侧板中的压力传感器和变送器。艾仕得涂料系统有限公司(Axalta Coatings Systems Ltd.)的首席技术官巴里•斯奈德(Barry Snyder)说,油漆和涂料会干扰或改善这些传感器的性能,“从油漆的角度来看,自动驾驶汽车提出了一些重大问题,”他说,“不过,当今用于智能汽车的技术已经给我们提出了需要应对的挑战。”

自动驾驶汽车快速发展

再者,自动驾驶汽车普及会鼓励大家更多地使用共乘服务,并可能导致新车销售减少,这会给油漆生产商构成诸多威胁。自动驾驶技术消除了驾驶中的人为错误,应该会导致事故减少,这也意味着汽车修理店的油漆销售量会下降。艾仕得面临的风险尤其大,因为汽车涂料销售在该公司总收入中的占比超过80%。

不过,油漆生产商有充分的理由保持乐观:PPG的首席技术官戴维•贝姆(David Bem)说,自动驾驶汽车对油漆、密封胶和其他涂料的需求可能是目前汽车需求量的两倍。如果电动发动机受到自动驾驶汽车的青睐,涂料需求的增幅将超过9倍,他说:“即使因为大家都在拼车出行,汽车产量会缩水,但涂料需求仍然会增长。可喷涂表面面积将出现大幅度增加,而且对我们而言,需要提供的涂料品种会有很大的不同。”

这主要是因为电动车需要的巨型电池组——通常一辆电动车可能会配备一个装有数千块小电池的金属盒,其占据了车底盘左右车轮和前后车轴之间的空间——每个部件都需要厚厚的特殊涂层。有些涂层是为了防止电池过热,另一些是防潮和防腐。总体而言,每辆电动车可能需要超过1000平方米的涂层,而目前传统汽车的涂层面积约为70平方米。

技术灵感来源

“这是汽车动力总成百年来首次出现重大变化。”PPG高级科学家斯图尔特•赫林(Stuart Hellring)说,他获得了包括茄子技术在内的多项专利。他的观点是,汽车的核心技术正在从内燃式发动机转向涂料。

从特斯拉(Tesla Inc.)到通用汽车(General Motors Co.),在各汽车厂商竞相向市场推出自动驾驶汽车之际,PPG首席执行官马克•麦加里(Mike McGarry)任命了一个直接向他报告的特别委员会,负责调研推出新业务的可能性。公司有另外一个团队专门负责电池领域。

那么,茄子是如何与汽车搭上关系的呢?PPG最初开发了一种涂层,用来防止飞机机舱在炙热的阳光照射下过热,之后又对这款涂料进行了改良。这种自2015年开始在飞机上使用的新涂料,其技术灵感就是来源于茄子。茄子能在阳光炙烤下的田野里保持果肉不至于过热,因为它的紫色外皮允许近红外光穿过,触及到其白色果肉,白色果肉进而将光反射回去。根据PPG提供的数据,这种涂层系统将飞机机壳的温度降低了13.9摄氏度,机舱内温度降低了约3.4摄氏度。

飞机上使用的新涂料的技术灵感就是来源于茄子

PPG将相同的涂层用到汽车上——这种新涂层使用一些特殊颜料来替代黑色涂料中的吸光炭黑颜料。这些特殊颜料部分由化学巨头巴斯夫公司(BASF SE)生产,能够让近红外光穿透车身表面。虽然老款车型不会喷涂这种可增强探测能力的油漆,但自动驾驶汽车还会使用声呐、雷达和摄像头进行导航。PPG表示,在新型涂料普及之前,这些技术将有助于弥补黑色汽车在探测方面的不足。

PPG公司此前曾与汽车制造商反复讨论过激光雷达——这是一种使用激光脉冲测量距离的传感方法,他们进而发现了可以利用的其他商机。某些汽车油漆的金属光泽会干扰到安装在保险杠后面的雷达系统。因此,PPG通过旗下专门研究雷达波吸收涂料的子公司Cuming Microwave寻找解决方案。首席技术官贝姆进一步介绍说,还有汽车制造商发现,在粘上灰尘或结冰后,传感器性能会下降,PPG因此开发了多种通过改变涂层表面的微观结构来阻水、除泥、防止结冰的方法。

“我们不是给全车涂一种涂料,我们可能在不同的地方涂上四五种或六种不同类型的涂料,”贝姆说,“对我们这样的公司来说,对涂料的要求日趋复杂,这是一件好事。”

多种技术研发

PPG还在开发一种可应用于自动驾驶汽车的条形码,其颜色无法被肉眼识别,但可以被另一辆车扫描,从而获取生产商和型号信息,以及制动距离等性能数据。这项技术也可以用于路牌和其他道路结构,以帮助无人驾驶车辆导航。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)机器人研究所(Robotics Institute)的首席工程科学家克里斯托夫•默茨(Christoph Mertz)表示,尽管大多数自动驾驶汽车的通信都是通过无线电信号进行的,但是条形码是一种强大的系统,作为一个备选方案来使用会非常受欢迎。“有备份方案总是好的,特别是对自动驾驶汽车而言。因为一旦出现了错误就可能是致命的,”他说,“只要是想传递信息,最好都能以多种方式传递出去。”

艾仕得的斯奈德说,一些解决方案会产生其他需要解决的问题。如果车辆涂上自清洁涂层以保持传感器清洁,修补漆也就无法粘附到车身表面,从而使修复更具挑战性。而这对于涂料公司来说再好不过了,他们能顺势推出一种新的划痕修补涂料。

“如何做出一种不会粘上污物但可以重新喷漆的新涂料呢?”斯奈德问道,“这就是我们这种公司赖以生存的法宝。”

撰文:Jack Kaskey

编辑:冯艳彬、齐宇琨

翻译:徐安琪

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