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石墨烯资料有望将车辆的塑料部分减重20%,塑料强度进步 30% 以上
2018-08-08 16:33:40 来源: 】 浏览:次 评论:0

 回顾过去,石墨烯资料在 2004 年由英国北部曼彻斯特大学的研究人员正式分离出来,现在仍仅仅一种只要“十几岁”的新资料,但现已开端稳步向老练量产推进.未来十年内,石墨烯资料可能将给规划和制作范畴带来巨大改动,包括进步电动轿车和自动驾驶轿车的功率.

咱们仅需向某些塑猜中增加十分少数的石墨烯,即可明显改动塑料的特性和功能.在轿车职业的宣传中,新技能总是被冠以“革命性”的描绘,但这经常是夸姣的希望,并非一切人都信任.但是,关于一种新式资料而言,只要在“革命性”前面加上“可能”二字,这种描绘就十分客观了.这就是石墨烯,它“可能”是一种“革命性”轿车技能.回顾过去,石墨烯资料在 2004 年由英国北部曼彻斯特大学的研究人员正式分离出来,现在仍仅仅一种只要“十几岁”的新资料,但现已开端稳步向老练量产推进.未来十年内,石墨烯资料可能将给规划和制作范畴带来巨大改动,包括进步电动轿车和自动驾驶轿车的功率.

Versarien 公司是一支由 Andrew Deakin 博士担任首席技能工程师的先进资料工程集体,致力于将石墨烯资料的运用从理论研究推行至实践出产,让这种新式资料充分发挥下降分量、强化资料及优化电池的作用.“只要运用妥当,我以为石墨烯资料有望将车辆的塑料部分减重20%,这将是革命性的.此外,凭借杰出的导电功能,石墨烯资料还有望优化电池功能,进而明显延伸电池的运用寿数.”

作为一种同素异形体,石墨烯是一种石墨(一般用于铅笔和干式润滑剂)衍生物.现在,距离将石墨烯资料大规模运用至轿车量产中仍需进行很多研制作业.Deakin 博士一向致力于推行石墨烯在车辆规划和制作中的运用,但也一起坦白面对可能的应战:“石墨烯在某些场景下的运用可能在几年后能够实现,在其他场景下的运用则可能需求十多年,详细时刻一般难以判别,但我对这种资料的潜力充满信心.”

预测显现,到 2020 年,全球轿车职业每年的塑料运用量可能高达 600 万吨塑料,但zui终用量可能有所起浮:比方,假如经过增加石墨烯制作更巩固、更轻质的塑料,并用其代替其他质量密度更大的资料,塑料的zui终用量可能会有所增加.

增强塑料

Deakin 博士及其团队致力于将塑料强度进步 30% 以上,然后达到削减用量但又能达到同等或更高强度的意图.但是,现在车辆制作中常用的塑料种类高达 13 种,而一切类型的塑料都有必要经过测验程序.

Deakin 博士表明,“咱们有必要确定将石墨烯参加塑料的方法,及详细混入的份额,比方 1%到 5%;接着,咱们有必要改进各种必需工艺和技能;zui后,咱们将优化全面测验,进而将小规模出产推进至工业规模.”现在,Deakin博士现已开端运用石墨烯资料,优化轮胎、复合车身面板、CFRP 资料及电池的功能.

他表明,“zui初阶段,咱们有必要找出zui具含义的运用场景,也正因如此,咱们正在寻求很多职业专家的协助.举例来说,咱们能够运用石墨烯将轮胎寿数延伸至现有水平的 1.5 倍,乃至 2 倍,并一起下降制作过程对塑料微粒的需求,这对保护环境极具含义.zui近的一份陈述指出,在zui终倾倒至海洋的直径不到 1 mm的塑料微粒废物中,有超越 28%均来自轮胎.”石墨烯还有助于下降电池的分量和尺度,进而有用延伸电动车的续航路程,并有进步电池充电速度的潜力.

此外,石墨烯还能够改进塑料板或缓冲器的耐冲击强度,别的当运用至车辆底盘时,也能够获得相似的功能进步.当然为了获得抱负作用,也有必要不断优化石墨烯的混合份额.另一方面,石墨烯一般无法用于铝材或钢材的增强,但“直接运用经过石墨烯增强后的塑料代替这些金属资料”也是一个可选的思路.

Deakin 博士解说说:“假如运用石墨烯加固塑料,部件的扭转刚度将坚持不变,乃至有所进步,且耐冲击强度也会进步.因此,估计未来将有越来越多的场景开端运用质量更轻的塑料、CFPR 和 GRP 资料.”

Versarien 在 2014 年收买 2D 专家公司,当时后者每天的石墨烯产值仅为 1 克,如今跟着新设备的投用,公司估计将在本年晚些时候将单日石墨烯产值增加到 1 公斤(2.2磅).

对此,Deakin 博士表明这相当于出产要素增加了 1000 倍.简略核算,假如每台设备的日均产值能够进步至 10 公斤(22 磅),则 100 部设备即可将公司的单日产值进步至 1 吨.Deakin 博士弥补说,“此外,在明显优化塑料功能时,咱们还有必要控制参加塑料的石墨烯用量(可能只要 1%或更少),这点十分重要.”


Deakin 博士对石墨烯出产设备及其作业方法的细节三缄其口,仅表明塑料厂家能够在现有出产车间中轻松装置这种设备.

在Deakin 博士的定义中,“真实的”石墨烯仅包括一层单原子厚的单层碳原子层.但是,Versarien 石墨烯资料的大部分鳞片均不超越 5 层、90%的鳞片均不超越 10 层,均匀横向尺度仅为 2 微米.

此外,可回收性是任何新资料在正式开端运用之前有必要考量的重要问题.Deakin 博士以为,石墨烯的呈现将使旧塑料“重焕重生”(例如当塑料因紫外线照耀呈现退化时),也就是坚持其原始特性或功能,重新进入供应链.

但是,咱们仍需面对一个长期存在的问题:即“经过增加石墨烯下降车辆的塑料运用量”的本钱效益究竟如何?Deakin 博士说:“咱们估计,经过运用咱们的技能,这种石墨烯解决方案将在未来几年中真实具有本钱效益,大约需求五年时刻.”那么,这种仅有一层单原子厚的石墨烯究竟是否能够称得上一种真实的“革命性”资料? 这就需求时刻来验证了.


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