福特将石墨烯增强部件整合到车辆中

来源:荣格国际复材技术商情

发布时间:2019年3月24日下午 10:03:00

 

 

福特汽车公司(Ford Motor Co.)宣布,通过使用石墨烯纳米材料增强泡沫材料,从而降低车内噪音,并提高发动机罩下的性能。福特可持续发展和新兴材料高级技术主管黛比 • 米勒夫斯基(Debbie Mielewski)表示:“这里的突破不在于石墨烯材料本身,而在于我们如何使用它。我们能够使用非常少的量——不到 0.5%,来帮助我们在耐用性、抗声阻和减重方面实现显著的增强——这些都是其他人没有关注的应用。”
 
石墨烯纳米薄片于 2004 年首次分离出来,由多层或多层石墨烯薄片组成,这些薄片由单原子厚度的碳原子结合而成,其厚度只有 0.3354 nm,是目前世界上发现最薄的材料。
 
这些超薄碳颗粒具有独特性能功能的能源存储、导热性、导电性、屏障属性和能力显著改善力学性能时纳入塑料或其他矩阵:强度达 130 GPa. 热导率约5000J/(m·K·s)、禁带宽度几乎为零、载流子迁移率达到 2*105cm 2 /(V.s)、高透明度 ( 约97.7%)。比表面积理论计算值为 2630m2/g,石墨烯的杨氏模量和断裂强度与碳纳米管相当,它还具有分数量子霍尔效应。量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列性质。
 
石墨烯是已知强度最高的材料之一,同时还具有很好的韧性,且可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达 1.0TPa,固有的拉伸强度为 130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度,平均模量可大 0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔,因而石墨纸显得很脆,然而,经氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。在过去几年中,石墨烯已经成为了材料科学领域的一个研究热点。
 
石墨烯部件
 
为了更好地利用石墨烯的这些特性,研究者采用了多种方法制备石墨烯。随着低成本可化学修饰石墨烯的出现,人们可以更好地利用其特性制备出不同功能的石墨烯复合材料。例如,石墨烯复合材料越来越多的被应用到了汽车研发上面,它能够让电动汽车的电池提供快速的充电实效。
 
2014 年,福特开始与供应商合作研究石墨烯,以及如何将其用于汽车零部件,如燃油轨盖、泵盖和前发动机盖。Eagle Industries (Wixom, MI, US) 是一家汽车 OEM 和汽车零部件一级供应商,为汽车行业设计和制造与噪音、振动和粗糙度 (NVH) 相关的部件。该公司总裁约翰 • 布尔(John Bull)表示,一般来说,试图降低车内噪音意味着增加更多的材料和重量,但石墨烯的情况正好相反。“少量石墨烯可以发挥很大作用,在这种情况下,它对吸声质量有显著影响。”布尔说。
 
石墨烯非常薄,但是非常柔韧,且具有非常强的隔音性能,其将与泡沫材料混合,形成在强度和降噪方面都非常优异的新部件。在福特及其供应商所做的测试中,添加石墨烯的泡沫成分与不使用石墨烯的泡沫相比,噪音降低了 17%,机械性能提高了 20%,耐热性提高了 30%。而且含石墨烯的材料并没有增加部件重量。虽然部件添加盖子通常会增加重量,从而损害汽车的燃油经济性,但是石墨烯具轻质特性,实际上,其会降低整体部件的重量。
 
XG Sciences 首席执行官菲利普 • 罗斯(Philip Rose)表示:“我们对我们的产品能够给福特 Ford 和 Eagle Industries 带来的性能优势感到兴奋。与福特等早期采用者的合作展示了石墨烯在多种应用中的潜力,我们期待将我们的合作扩展到其他材料,并实现进一步的性能改进。”

 

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