Bei einigen Kunststoffen brauchen wir nur sehr wenig Graphen zuzusetzen, was die Eigenschaften und Eigenschaften von Kunststoffen erheblich verändern kann.In der Automobilindustrie werden neue Technologien immer als "revolutionär" bezeichnet, aber das ist oft der Fall Gute Wünsche, nicht jeder glaubt.
Aber für ein aufkommendes Material, solange das Wort "may" vor dem "revolutionären" hinzugefügt wird, ist diese Beschreibung sehr objektiv. Das ist Graphen, das "wahrscheinlich" ein "revolutionäres" Auto ist. Technologie.
Rückblickend wurde 2004 das Graphenmaterial von Forschern an der Universität von Manchester im Norden Englands offiziell getrennt. Es handelt sich immer noch um ein neues Material, das nur ein "temporäres" Material ist, das jedoch allmählich zu einer reifen Massenproduktion übergeht. Graphenmaterialien werden wahrscheinlich bedeutende Veränderungen in der Design- und Fertigungswelt mit sich bringen, einschließlich der Effizienz von Elektrofahrzeugen und selbstfahrenden Autos.
Versarien Unternehmen ein technischer Chefingenieur Dr. Andrew Deakin fortschrittliche Materialien Engineering-Gruppe zur Förderung der Anwendung von Graphen Materialien von der Theorie zur tatsächlichen Produktion, den vollen spielen, um das neue Material, Gewicht zu reduzieren gewidmet ist, zu stärken und Batteriematerialien optimieren Wirkung. ‚, wenn richtig eingesetzt, ich denke, ist Graphenmaterial Kunststoffteil des Fahrzeugs 20% Gewichtsreduktion zu erwarten sind, wird es revolutionär sein. ferner wird dadurch eine sehr gute Leitfähigkeit, Graphenmaterial auch erhebliche Batterieleistung zu optimieren erwartet, und weiter Akkulaufzeit verlängern. "
Als Allotrop ist Graphen ein Derivat von Graphit (normalerweise in Bleistiften und Trockenschmierstoffen) .Zur heutigen Zeit ist noch eine große Menge an Forschungs- und Entwicklungsarbeit für die großtechnische Anwendung von Graphenmaterialien für die Massenproduktion von Automobilen erforderlich. Dr. Deakin hat daran gearbeitet, den Einsatz von Graphen im Fahrzeugdesign und in der Fahrzeugherstellung zu fördern, sieht sich aber gleichzeitig auch den möglichen Herausforderungen gegenüber: "Die Anwendung von Graphen in einigen Szenarien kann in einigen Jahren in anderen Szenarien realisiert werden. Bewerbungen können mehr als ein Jahrzehnt dauern, und bestimmte Zeiten sind oft schwer zu beurteilen, aber ich bin zuversichtlich, dass dieses Material Potenzial hat.
Prognosen gehen davon aus, dass die globale Automobilindustrie bis zum Jahr 2020 bis zu 6 Millionen Tonnen Kunststoff pro Jahr verbrauchen kann, aber die endgültige Menge kann schwanken: Zum Beispiel, wenn Graphen hinzugefügt wird, um stärkere, leichtere Kunststoffe herzustellen und sie zu ersetzen Bei anderen Materialien mit höherer Massendichte kann die Endmenge an Kunststoff zunehmen.
Verstärkter Kunststoff
Dr. Deakin und sein Team haben es sich zur Aufgabe gemacht, die Festigkeit von Kunststoffen um mehr als 30% zu erhöhen, um die gleiche Festigkeit, aber die gleiche oder höhere Festigkeit zu erreichen.Es gibt jedoch derzeit 13 Arten von Kunststoffen, die üblicherweise im Fahrzeugbau verwendet werden, sowie alle Arten von Kunststoffen. Alle müssen das Testverfahren durchlaufen.
Dr. Deakin sagte: "Wir müssen bestimmen, wie das Graphen dem Kunststoff zugegeben wird, und das spezifische Mischungsverhältnis, wie 1% bis 5%, dann müssen wir die notwendigen Prozesse und Technologien verbessern, schließlich werden wir den umfassenden Test optimieren und dann Förderung der Kleinserienproduktion im industriellen Maßstab. "Derzeit setzt Dr. Deakin Graphenmaterialien ein, um die Leistung von Reifen, Verbundwerkstoffplatten, CFK-Materialien und Batterien zu optimieren.
"In der Anfangsphase müssen wir die aussagekräftigsten Anwendungsszenarien finden und suchen deshalb Unterstützung von einer großen Anzahl von Branchenexperten. Zum Beispiel können wir Graphen verwenden, um die Lebensdauer der Reifen auf das aktuelle Niveau zu bringen. 1,5 mal, oder sogar 2 mal, und gleichzeitig reduziert die Notwendigkeit für Kunststoffpartikel in den Herstellungsprozess, die sehr wichtig für den Schutz der Umwelt ist Ein kürzlich erschienener Bericht wies darauf hin, dass in den Kunststoffabfällen, die weniger als 1mm Durchmesser ist und schließlich in den Ozean gekippt Mehr als 28% stammen von Reifen. "Graphen trägt auch dazu bei, das Gewicht und die Größe der Batterie zu reduzieren, was wiederum die Reichweite von Elektrofahrzeugen effektiv erhöht und die Batterieladegeschwindigkeit erhöhen kann.
Darüber hinaus kann Graphen auch die Schlagzähigkeit von Kunststoffplatten oder Stoßfängern verbessern, und ähnliche Leistungssteigerungen können erzielt werden, wenn sie auf Fahrzeugchassis angewendet werden. Natürlich muss das Mischungsverhältnis von Graphen kontinuierlich optimiert werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Auf der einen Seite wird Graphen normalerweise nicht zur Verstärkung von Aluminium oder Stahl verwendet, aber "Ersatz dieser Metalle durch direkt mit Graphit verstärkte Kunststoffe" ist ebenfalls eine alternative Idee.
Dr. Deakin erklärte: "Wenn Graphen-verstärkte Kunststoffe verwendet werden, wird die Torsionssteifigkeit der Teile gleich bleiben, sogar zunehmen, und die Schlagzähigkeit wird zunehmen. Daher wird erwartet, dass immer mehr Szenen beginnen werden, Qualität in der Zukunft zu verwenden. Leichter Kunststoff, CFPR und GFK-Materialien.
Im Jahr 2014 erwarb Versarien 2D Experts, als dieser nur 1 Gramm Graphen pro Tag produzierte. Heute, mit der Einführung neuer Geräte, rechnet das Unternehmen damit, seine eintägige Graphenproduktion in diesem Jahr auf 1 kg zu erhöhen ( 2,2 lbs).
In dieser Hinsicht, sagte Dr. Deakin, dies entspricht einer 1000-fachen Steigerung der Produktionsfaktoren Einfache Berechnungen, wenn die durchschnittliche tägliche Produktion pro Gerät auf 10 kg (22 lbs) erhöht werden kann, können 100 Einheiten die Tagesleistung des Unternehmens erhöhen. Bis 1 Tonne. "Dr. Deakin fügte hinzu:" Wenn wir die Leistung von Kunststoffen signifikant optimieren, müssen wir auch kontrollieren, wie viel Graphen dem Kunststoff zugesetzt wird (möglicherweise nur 1% oder weniger), was sehr wichtig ist.
Dr. Deakins Details über die Graphenproduktionsausrüstung und ihre Funktionsweise sind nur einige wenige Worte, die darauf hindeuten, dass Kunststoffhersteller solche Geräte leicht in bestehenden Produktionsanlagen installieren können.
In der Definition von Dr. Deakin enthält "echtes" Graphen nur eine einzige Schicht einlagiger Kohlenstoffatome. Die meisten Schuppen von Graphen aus Versarien überschreiten jedoch nicht 5 Schichten, und 90% der Schuppen überschreiten nicht 10 Schichten, die durchschnittliche horizontale Größe beträgt nur 2 Mikrometer.
Darüber hinaus stellt die Wiederverwertbarkeit für jedes neue Material eine wichtige Überlegung dar, bevor es offiziell angewendet wird. Dr. Deakin glaubt, dass das Erscheinungsbild von Graphen alte Kunststoffe verjüngen wird (beispielsweise wenn Kunststoffe durch ultraviolettes Licht abgebaut werden). Um seine ursprünglichen Eigenschaften oder Leistungen beizubehalten, treten Sie erneut in die Lieferkette ein.
Dennoch müssen wir uns mit einem langjährigen Problem auseinandersetzen: Wie hoch ist die Kosteneffektivität der "Reduzierung des Kunststoffverbrauchs von Fahrzeugen durch Graphen?" Dr. Deakin sagte: "Wir erwarten, diese Graphenlösung mit unserer Technologie zu nutzen. Die Lösung wird in den nächsten Jahren wirklich kosteneffektiv sein und es wird etwa fünf Jahre dauern. "Kann also dieses Graphen mit nur einer einzigen Atomlage ein echtes" revolutionäres "Material sein? Es braucht Zeit, um zu verifizieren.