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英国研究者发布世界首款车用石墨烯复合材料部

时间:2018-01-29 来源:未知 点击:

Ahmed Elmarakbi是英国桑德兰大学的车用复合材料教授,他制造出了世界上第一个车用石墨烯复合材料部件的原型。

Elmarakbi是10.11车用复合材料计划的领导者,该计划是欧洲委员会的新兴未来旗舰技术项目的一部分。这个项目着重于探索如何用石墨烯(一个原子厚,比人的头发还要细百万倍)制造出更轻、更强、更安全、更节能的汽车,来颠覆全球的汽车行业。

在过去的两年里,桑德兰大学还有来自意大利的五个研究伙伴组成的联盟,在克莱斯勒汽车公司研究中心的支持下进行了一系列测试,分析了石墨烯的性能以确定它用在车用先进复合材料时表现如何。

在原型上,团队力求生产一个保险杠来突出聚合物的性能。研究者将石墨烯嵌入聚合物中跟传统的碳或玻璃纤维混合,从而导致了性能的改变——更轻、更强硬。这让研究者减少了结构件的厚度。

“我们在第一阶段发现的结果是非常重要的,远超预期,” Elmarakbi说,“这个材料非常轻且强韧,冲击实验显示了比传统的复合材料高40%的比能吸收。这是一种冲击时可控的断裂,甚至在更高的速度时也能通过可控的方法吸收能量。我们在一开始就预料到了这一点,但没想到结果会如此之高。

然而,Elmarakbi教授说仍存在待攻克的难题。首先就是应用石墨烯的困难。就像石墨一样,石墨烯越薄就越脆。

“实现石墨烯和聚合物的平衡很重要,” Elmarakbi说,“复合材料既不能太脆弱,也不能太强韧----那就不能在碰撞中吸收能量了。现代车辆被设计为在撞毁时会压皱,以保护乘客。这就要求复合材料不能强度过高以至于传递碰撞能给乘客,必须为了安全做出妥协。”

其次,让石墨烯在聚合物中均匀分散很难。“我们现在达到的均匀分布已经很不错了,但实现起来并不简单。我们需要把它重量减轻同时确保它的安全性。挑战的一部分是它是全新的,之前我们从没有做过类似的东西。我们不得不从零开始设计了一款软件来进行石墨烯应用的仿真。” Elmarakbi说。

据Elmarakbi说,旗舰的研究已经给部门吸引了很多的利益,包括竞争高度激烈的全球汽车市场。

“我们正在与汽车制造商及他们的一级供应商进行谈判,他们对我们的工作及将来如何应用我们的研究成果非常感兴趣。” Elmarakbi说,“10年在汽车行业的发展中微不足道,他们的研究和开发团队将远远超越这一范围。他们已经看到了石墨烯的潜力。”