ZT-CFRP是创新的塑料复合材料的名称,它富含纳米粒子,并由碳纤维增强。
这种新型材料由美国南阿拉巴马大学的Kuang-Ting Hsiao教授团队开发,最初得到了美国宇航局(NASA)的支持。为了充分发掘这种先进复合材料的巨大潜力,确保更快速地将ZT-CFRP推向更广阔的市场,这所大学建立了研究合作伙伴关系,并获得了美国国家科学基金(NSF)的资助。
MHP与保时捷等公司参与ZT-CFRP材料的研究
除南阿拉巴马大学外,另有5家来自不同行业的公司也参与了这项合作,每一家公司都带来了独特的技能,这5家公司包括MHP、保时捷Motorsports、UST Mamiya、赫氏公司和东丽复合材料美国公司。MHP 将在此合作中发挥关键作用:通过与南阿拉巴马大学密切合作,这家咨询公司将为设计ZT-CFRP材料的卷到卷生产工艺提供支持,这项工艺将能够实现这种材料的低成本大批量生产。
“我们的同事Sebastian Kirmse博士在南阿拉巴马大学写论文期间,参与了这项令人兴奋的新的复合材料的研究工作。” MHP公司总裁兼CEO Tobias Hofmeister介绍说,“当Sebastian于2020年初加盟MHP时,他向我们介绍了这项新技术,并让我们参与进来。我们从一开始就确信,这种复合材料具有相当大的应用潜力。”
这种塑料复合材料,富含特定取向的纳米粒子,并由碳纤维增强,这使其拥有众多能够从其他复合材料中脱颖而出的优越性能:纳米碳纤维在传统碳纤维之间以锯齿形排列,使得生产出的一种织物,其中的机械载荷、电载荷和热载荷在复合材料中沿不同的方向分布,从而大幅度提高了材料的导电性(特别是与纤维正交的方向)。这意味着ZT-CFRP不仅比铝轻、比钢硬,而且与传统的碳纤维增强塑料相比,它极不容易受到机械力的影响,如冲击损伤。ZT-CFRP将以预浸料料卷的形式以及作为一种薄薄的树脂膜的形式提供。它可用于优化传统的预浸料,或者用于两种材料之间的粘接,以提高力学性能、热性能、电气连接性能和耐久性。
所有这些,都为这种材料开辟了广阔的应用潜力——从汽车工业到太空旅行再到高尔夫球。
“以汽车为例,我们一直在努力确保为乘客提供更高的安全性,同时努力减轻重量以降低能耗。ZT-CFRP能够取代铝作为底盘的材料,而采用传统的碳纤维增强塑料,这是不可能的,特别是那些暴露在高温载荷下的部件。”Sebastian Kirmse博士说道。
这种新的复合材料还可以用在航天器上,而采用这种材料制作的高尔夫球杆可望变得更轻、更有力量。Sebastian Kirmse博士进一步指出,由于这种材料的多功能性,有必要扩大其可能的应用范围,而这正是该项目执行期间需要与合作伙伴们共同探索的问题。
该项目计划于2024年将ZT-CFRP材料推向市场。
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