桑德兰大学将石墨烯添加到碳增强塑料中 以便开发出更轻、更节能汽车

桑德兰大学将石墨烯添加到碳增强塑料中 以便开发出更轻、更节能汽车

石墨烯可以让汽车保险杠约40%更好的吸收的影响

使用石墨烯的复合汽车零部件有望在7到8年内上市，并有望开发出更轻、更节能的汽车。



桑德兰大学正牵头一个财团推广这种革命性的材料。该大学的科学家们一直在研究石墨烯——当以某种方式将石墨烯添加到碳增强塑料中，这意味着用这种材料制成的保险杠能比标准材料多吸收40%的能量。这将导致更轻、更安全的汽车问世。

固特异在其未来考虑使用石墨烯轮胎



近年来，许多组织已经认识到石墨烯的潜力。固特异公司在2016年发布的鹰360球形轮胎概念图中，曾谈到用它在胎面上制造微型传感器。华威先进推进中心最近举办了一场研讨会，专家们聚在一起讨论石墨烯的潜力。2004年，曼彻斯特大学首次分离出石墨烯。



然而，桑德兰大学声称，它是第一个对这项技术进行实际测试的大学，而不是简单地从理论上对其进行表列，它甚至开始为这一过程的某些部分申请专利。



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石墨烯是通过分解石墨(铅笔中使用的相同材料)而制成的，石墨烯的厚度只有一个原子，比人的头发还要细一百万倍。当它变成粉末时，少量的碳纤维可以与热固性树脂混合，而热固性树脂是用来浸渍碳纤维的，而碳纤维仍然是液态的。



同样的技术也适用于热塑性材料，热塑性材料在热的时候可以成型，在冷的时候会变硬。在这种情况下，石墨烯在熔化时与塑料混合。

桑德兰大学将石墨烯添加到碳增强塑料中 以便开发出更轻、更节能汽车

当用于任何类型的碰撞结构或缓冲器时，碳纤维吸收能量，因为它的碎片。适量加入石墨烯改善了这一特性，并赋予材料其他特性。这种材料的组合创造了一种韧性，可以吸收一些载荷，因此介于碳纤维和金属之间。该工艺也可用于玻璃增强塑料(玻璃纤维)。



大学最终的保险杠设计由两个部分组成。外壳由碳纤维增强环氧树脂和石墨烯混合制成。加强筋由玻璃纤维制成，用热塑性塑料与石墨烯混合增强。在层压板层数较多的地方，我们可以使用石墨烯获得更好的性能。如果我们想要相同的性能，我们可以使用更少的层。



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除了减轻体重，这还可能通过减少制造碳纤维所需的数量，使碳纤维组件变得更加划算。



在为生产准备材料方面仍有一些挑战。将石墨烯粉末均匀地混合在聚合物中非常重要，因为石墨烯团块会削弱成品的强度，这一领域已经申请了专利。使用过多的石墨烯会使一个组件变得过于强大，传递而不是吸收过多的能量，而过少则会使其变得过于脆弱。



一旦完善，这种材料有可能用于各种应用。它可以替代汽车的许多不同部分， 结构部件、门、底盘——任何由钢或铝制成的结构部件都可以替换。



这种材料也可以用来制造轻质电池。可以制造出体积为原来的50%的电池，并获得同样的容量。这种高能量密度、重量轻的电池制造成本也会低得多，有些组件的成本甚至会低90%。

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