Нам нужно только добавить очень небольшое количество графена к некоторым пластмассам, что может значительно изменить свойства и свойства пластмасс. В автомобильной промышленности новые технологии всегда описываются как «революционные», но это часто Хорошие пожелания, не все считают.
Однако для появляющегося материала, до тех пор, пока слово «май» добавляется до «революционера», это описание очень объективно. Это графен, который «вероятно» является «революционным» автомобилем. технология.
Оглядываясь назад, графен-материал был официально отделен исследователями в Манчестерском университете на севере Англии в 2004 году. Он по-прежнему является новым материалом, который является лишь «временным», но начал неуклонно продвигаться к зрелому массовому производству. В течение следующих десяти лет, Материалы Graphene, вероятно, вносят существенные изменения в мир дизайна и производства, включая эффективность электромобилей и самоходных автомобилей.
Versarien - это передовая группа по разработке материалов с д-ром Андреем Дикином в качестве главного инженера-технолога. Она посвящена расширению применения графеновых материалов от теоретических исследований до фактического производства, позволяя этому новому материалу полностью снизить вес, укрепить материалы и оптимизировать батареи. Роль «до тех пор, пока она используется должным образом, я думаю, что графеновые материалы, как ожидается, уменьшат пластическую часть транспортного средства на 20%, что будет революционным. Кроме того, при превосходной электропроводности графеновые материалы также должны оптимизировать работу батареи, Увеличьте время автономной работы. '
В качестве аллотропа графен является производным графита (обычно используется в карандашах и сухих смазочных материалах). В настоящее время для крупномасштабного применения графеновых материалов для массового производства автомобилей по-прежнему требуется большое количество исследований и разработок. Д-р Дикин работает над продвижением использования графена в дизайне и производстве транспортных средств, но в то же время откровенно сталкивается с возможными проблемами: «Применение графена в некоторых сценариях может быть реализовано через несколько лет в других сценариях. Приложения могут занимать более десятилетия, и конкретные времена часто трудно судить, но я уверен в потенциале этого материала.
Прогнозы показывают, что к 2020 году мировая автомобильная промышленность может использовать до 6 миллионов тонн пластика в год, но конечная сумма может колебаться: например, если графен добавляется, чтобы сделать более прочные, более легкие пластмассы и заменить их Для других материалов с более высокой массой плотность может увеличиться конечное количество пластика.
Армированный пластик
Д-р Дикин и его команда стремятся увеличить прочность пластмасс более чем на 30% для достижения такого же уровня прочности, но с той же или более высокой прочностью. Однако в настоящее время существует 13 видов пластмасс, обычно используемых в производстве автомобилей, и всех видов пластмасс. Все должны пройти процедуру тестирования.
Д-р Дикин сказал: «Мы должны определить, как графен добавляется в пластик, и конкретный коэффициент смешивания, например, от 1% до 5%, а затем мы должны улучшить необходимые процессы и технологии, наконец, мы будем оптимизировать комплексный тест, а затем Содействие мелкомасштабному производству в промышленном масштабе ». В настоящее время д-р Дикин начал использовать графеновые материалы для оптимизации производительности шин, композитных панелей кузова, материалов из углепластика и батарей.
«На начальном этапе мы должны найти наиболее значимые сценарии приложений, и из-за этого мы ищем помощь у большого числа экспертов отрасли. Например, мы можем использовать графен для продления срока службы шин до текущего уровня. В 1,5 раза или даже в 2 раза, и в то же время уменьшая потребность в пластиковых частицах в процессе производства, что очень важно для защиты окружающей среды. В недавнем докладе указывалось, что в пластиковых отходах диаметром менее 1 мм и в конечном итоге сбрасывается в океан Более 28% из шин. «Графен также помогает уменьшить вес и размер батареи, что, в свою очередь, эффективно расширяет диапазон электромобилей и имеет потенциал для увеличения скорости зарядки аккумулятора.
Кроме того, графен также может улучшить ударную вязкость пластиковых листов или бамперов, а аналогичный прирост производительности может быть получен при применении к шасси транспортного средства. Конечно, для достижения желаемых результатов коэффициент смешивания графена должен быть постоянно оптимизирован. С одной стороны, графен обычно не используется для армирования алюминия или стали, но «замена этих металлов на армированные графитом пластмассы» также является альтернативной идеей.
Д-р Дикин объяснил: «Если использовать армированные графеном пластмассы, крутильная жесткость деталей останется неизменной, даже увеличится, а сила удара увеличится. Поэтому ожидается, что все больше и больше сцен начнут использовать качество в будущем. Легкие пластмассовые, CFPR и GRP материалы. '
Versarien приобрел 2D-экспертов в 2014 году, когда последний производил только 1 грамм графена в день. Сегодня, с запуском нового оборудования, компания рассчитывает увеличить производство однофунтовой графена до 1 кг в этом году ( 2,2 фунта).
В связи с этим д-р Дикин сказал, что это эквивалентно 1000-кратному увеличению производственных факторов. Простые расчеты, если среднесуточная производительность на одно устройство может быть увеличена до 10 кг (22 фунта), 100 единиц могут увеличить однодневную производительность компании. До 1 т. Д-р Дикин добавил: «Кроме того, при значительной оптимизации производительности пластмасс мы также должны контролировать количество добавленного графена в пластик (возможно, только 1% или менее), что очень важно.
Детали доктора Дикина на оборудовании для производства графена и его работе - всего несколько слов, что указывает на то, что производители пластмасс могут легко установить такое оборудование на существующих производственных предприятиях.
По определению доктора Дикина, «настоящий» графен содержит только один слой однослойных атомов углерода. Однако большинство весов графена Versarien не превышает 5 слоев, а 90% весов не превышают 10 слоев, средний горизонтальный размер составляет всего 2 мкм.
Кроме того, рециклируемость является важным соображением для любого нового материала до его официального применения. Д-р Дикин считает, что появление графена омолодит старые пластмассы (например, когда пластмассы деградируют ультрафиолетовым светом) Чтобы сохранить свои первоначальные характеристики или производительность, повторно введите цепочку поставок.
Тем не менее, нам все еще приходится сталкиваться с давней проблемой: какова экономическая эффективность «снижения потребления пластика в транспортном средстве путем добавления графена»? Д-р Дикин сказал: «Мы рассчитываем использовать это решение графена, используя нашу технологию. Решение будет действительно рентабельным в ближайшие несколько лет, и это займет около пяти лет ». Итак, может ли этот графен с одним слоем одноатомного толстого быть истинным« революционным »материалом? Требуется время для проверки.