نحتاج فقط لإضافة كمية صغيرة جدا من الجرافين إلى بعض المواد البلاستيكية ، والتي يمكن أن تغير خصائص وخصائص البلاستيك بشكل ملحوظ.في صناعة السيارات ، توصف التقنيات الجديدة دائما بأنها "ثورية" ، ولكن هذا غالبا ما يكون أطيب التمنيات ، لا يؤمن الجميع.
ومع ذلك ، بالنسبة إلى مادة ناشئة ، طالما أن كلمة "قد" تضاف قبل "الثورية" ، فإن هذا الوصف موضوعي للغاية ، وهذا هو الجرافين ، وهو "ربما" سيارة "ثورية". التكنولوجيا.
وبالنظر إلى الوراء ، تم فصل مادة الجرافين رسمياً من قبل باحثين في جامعة مانشستر في شمال إنجلترا في عام 2004. ولا تزال مادة جديدة هي مجرد "مؤقتة" ، ولكنها بدأت في التقدم المطرد إلى الإنتاج الضخم الناضج ، وفي السنوات العشر القادمة ، من المحتمل أن تؤدي مواد الجرافين إلى تغييرات مهمة في عالم التصميم والتصنيع ، بما في ذلك كفاءة المركبات الكهربائية والسيارات ذاتية القيادة.
فيرسارين هي مجموعة هندسية متقدمة للمواد مع الدكتور أندرو ديكين في منصب كبير مهندسي التكنولوجيا ، وهو مخصص لتوسيع نطاق تطبيق مواد الجرافين من الأبحاث النظرية إلى الإنتاج الفعلي ، مما يسمح لهذه المادة الناشئة بالحد من الوزن بشكل كامل ، وتقوية المواد وتحسين البطاريات. دور "طالما تم استخدامه بشكل صحيح ، أعتقد أن مواد الجرافين من المتوقع أن تقلل الجزء البلاستيكي من السيارة بنسبة 20 ٪ ، والتي ستكون ثورية. وبالإضافة إلى ذلك ، مع الموصلية الكهربائية الممتازة ، من المتوقع أيضا أن تحسن أداء مواد الجرافين ، وبالتالي تمديد عمر البطارية ".
يعتبر الجرافين أحد مشتقاته ، وهو مشتق من الجرافيت (يستخدم عادة في أقلام الرصاص ومواد التشحيم الجافة) ، وفي الوقت الحاضر ، لا يزال هناك حاجة إلى قدر كبير من أعمال البحث والتطوير لتطبيق واسع النطاق لمواد الجرافين على الإنتاج الضخم للسيارات. يعمل الدكتور Deakin على تشجيع استخدام الجرافين في تصميم وتصنيع المركبات ، ولكن في الوقت نفسه يواجه بصراحة التحديات المحتملة: "يمكن أن يتحقق تطبيق الجرافين في بعض السيناريوهات في بضع سنوات ، في سيناريوهات أخرى. قد تستغرق التطبيقات أكثر من عقد من الزمن ، وغالبًا ما يكون من الصعب الحكم على أوقات محددة ، ولكني واثق من إمكانات هذه المادة.
تشير التوقعات إلى أنه بحلول عام 2020 ، قد تستخدم صناعة السيارات العالمية ما يصل إلى 6 ملايين طن من البلاستيك سنوياً ، ولكن قد يتقلب المبلغ النهائي: على سبيل المثال ، إذا تمت إضافة الجرافين لجعل اللدائن الأقوى والأكثر قوة واستبدالها بالبلاستيك. بالنسبة للمواد الأخرى ذات الكثافة العالية للكتلة ، قد يزداد المقدار النهائي من البلاستيك.
البلاستيك المقوى
يلتزم الدكتور Deakin وفريقه بزيادة قوة البلاستيك بأكثر من 30٪ لتحقيق نفس القدر من القوة ولكن بنفس القوة أو أعلى ، ومع ذلك ، يوجد حاليًا 13 نوعًا من اللدائن المستخدمة عادة في تصنيع المركبات وجميع أنواع اللدائن. يجب على الجميع الذهاب من خلال إجراء الاختبار.
قال الدكتور ديكين: "علينا تحديد كيفية إضافة الجرافين إلى البلاستيك ، ونسبة الخلط المحددة ، مثل 1٪ إلى 5٪ ؛ ثم ، يجب علينا تحسين العمليات والتقنيات اللازمة ؛ وفي النهاية ، سنقوم بتحسين الاختبار الشامل ، ثم تعزيز الإنتاج على نطاق صغير إلى نطاق صناعي: "في الوقت الحالي ، بدأ الدكتور Deakin في استخدام مواد الجرافين لتحسين أداء الإطارات ، وألواح الجسم المركبة ، ومواد CFRP والبطاريات.
"في المرحلة الأولية ، علينا أن نجد أكثر سيناريوهات التطبيق ذات مغزى ، ولهذا السبب ، نحن نبحث عن مساعدة من عدد كبير من خبراء الصناعة. على سبيل المثال ، يمكننا استخدام الجرافين لتمديد عمر الإطارات إلى المستوى الحالي. 1.5 مرة ، أو حتى مرتين ، وفي الوقت نفسه يقلل من الحاجة إلى جزيئات البلاستيك في عملية التصنيع ، والتي هي ذات مغزى كبير لحماية البيئة.وأشار تقرير حديث إلى أنه في النفايات البلاستيكية التي يقل قطرها عن 1 مم ، وفي النهاية تغرق في المحيط ، هناك "أكثر من 28٪ من الإطارات." يساعد الجرافين أيضًا على تقليل وزن وحجم البطارية ، والتي بدورها تعمل على توسيع نطاق المركبات الكهربائية بشكل فعال وتمتلك القدرة على زيادة سرعة شحن البطارية.
وعلاوة على ذلك، يمكن للالجرافين أيضا تحسين مقاومة تأثير لوحة من البلاستيك أو منطقة عازلة، وأيضا عندما تطبق على هيكل السيارة، ويمكن الحصول على أداء مماثلا. ولتحقيق النتائج المرجوة، وبطبيعة الحال، لا بد لنا باستمرار تحسين نسبة خلط من الجرافين. آخر في جانب واحد، وعموما لا تستخدم الجرافين لتعزيز الألومنيوم أو الصلب، ولكن "استبدال مباشرة هذه المواد المعدنية من خلال البلاستيك بعد تعزيز الجرافين" هو فكرة اختيارية.
وأوضح الدكتور ديكين: "تبدأ إذا الجرافين البلاستيك المقوى، وقطع صلابة التوائية ستبقى كما هي، أو حتى زيادة، وسوف قوة تأثير تحسين وبالتالي، ومن المتوقع أن يكون هناك المزيد والمزيد من مشاهد يستخدم الجودة. أخف المواد البلاستيكية ، CFPR و GRP.
حصلت Versarien الشركة في عام 2014. خبراء 2D، عندما كان الأخير الانتاج يوم الجرافين فقط 1 غرام، والآن مع معدات جديدة دخلت حيز الاستخدام، وتتوقع الشركة أن تكون في إنتاج يوم واحد الجرافين ارتفع إلى كيلوغرام واحد في وقت لاحق من هذا العام ( 2.2 رطل).
وفي هذا الصدد، قال الدكتور ديكن أن هذا العامل من إنتاج ما يعادل زيادة قدرها 1000 مرة. حسابية بسيطة، إذا كان متوسط الإنتاج اليومي من كل قطعة من المعدات يمكن أن يصل إلى 10 كجم (22 رطلا)، الجهاز 100 يمكن أن تعزز الانتاج اليومي للشركة واحد 1 طن. ويضيف الدكتور ديكن، "بالإضافة إلى ذلك، عندما التحسين كبير من البلاستيك الأداء، ويجب علينا أيضا التحكم في كمية من الجرافين (ربما 1٪ فقط أو أقل) للانضمام البلاستيك، وهو أمر مهم للغاية."
تفاصيل دكين Deakin على معدات إنتاج الجرافين وكيف يعمل هي مجرد كلمات قليلة ، مشيرا إلى أن الشركات المصنعة للبلاستيك يمكن بسهولة تثبيت هذه المعدات في مصانع الإنتاج القائمة.
في تعريف دكتور Deakin ، يحتوي الجرافين "الحقيقي" على طبقة واحدة فقط من ذرات الكربون أحادية الطبقة ، ومع ذلك ، لا تتجاوز معظم مستويات الجرافين Versarien 5 طبقات ، ولا تتجاوز 90٪ من المقاييس 10 طبقات ، متوسط الحجم الأفقي هو 2 ميكرون فقط.
بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر قابلية إعادة التدوير أحد الاعتبارات الهامة لأي مادة جديدة قبل تطبيقها رسميًا ، ويعتقد الدكتور ديكين أن مظهر الجرافين سيعيد تنشيط البلاستيك القديم (على سبيل المثال ، عندما تتحلل المواد البلاستيكية بواسطة الأشعة فوق البنفسجية) ، هو الحفاظ على خصائصه الأصلية أو أدائه ، وإعادة إدخال سلسلة التوريد.
ومع ذلك ، لا يزال يتعين علينا مواجهة مشكلة طويلة الأمد: ما هي الفعالية من حيث التكلفة "للحد من استهلاك البلاستيك من المركبات بإضافة الجرافين"؟ قال الدكتور Deakin: "نحن نتوقع استخدام هذا الحل الجرافين باستخدام التكنولوجيا لدينا. سيكون الحل فعالا من حيث التكلفة في السنوات القليلة المقبلة ، وسيستغرق الأمر حوالي خمس سنوات ، فهل يمكن أن يكون هذا الجرافين بطبقة واحدة فقط من ذرة واحدة سميكة مادة "ثورية" حقيقية؟ يستغرق وقتا للتحقق.