重大突破!可用于发动机、螺旋桨等的先进材料,比碳纤维更强

博速说科技前沿 2024-10-19 09:01:29

Nitta(日本新田)公司正在利用其专有的 Namd 技术开发碳纤维增强塑料(CFRP)的应用,该技术将碳纳米管(CNT)均匀地复合在碳纤维表面。

(使用 Namd 制备的 CFRP 纤维的电子显微照片)

该技术的特点是,它可以实现在强度、耐热性和轻质性等性能方面优于传统 CFRP 的模制产品,作为一种可广泛应用于发动机和螺旋桨等飞机部件的先进材料来开发使用。

轻巧坚固,发动机和螺旋桨无需冷却的技术

碳纳米管是一种完全由碳组成的管状材料,直径为1纳米(纳米是十亿分之一)。它的密度是铝的一半,强度是钢的 20 倍,导热性能比铜更好,有望应用于工业产品。

为提高强度而将 CNT 复合到 CFRP 材料中时,一般会将其添加到树脂材料中。在这种情况下,必须将内聚力强的碳纳米管均匀分散在树脂中,以利用其特性,但这在技术上非常耗时。另一个缺点是,添加 CNT 会使树脂变得更硬,并削弱其柔韧性,从而使材料变得更脆。

新田公司的专有技术 "Namd ",不会将碳纳米管添加到树脂中,而是在不使用分散剂的情况下将碳纳米管逐一分解,并在碳纤维表面附着形成一层均匀的薄膜。可以在不影响碳纤维强度和树脂柔韧性的情况下赋予材料碳纳米管的卓越特性。

另一个优势是,与在树脂中添加碳纳米管相比,表面涂覆可以减少碳纳米管的用量,并获得更高的强度。

日田公司于 2007 年左右开始开发 CNT 技术,并于 2013 年完成了 CNT 分散技术;2017年,该公司的 CFRP 材料被用于网球拍和其他运动产品,这加速了材料质量改进和量产技术的发展。随后,公司于 2020年完成了 2G-Namd 技术,该技术可形成高强度、厚的 CNT 薄膜。2023年,该产品的专用工厂竣工,并建立了大规模生产系统。

技术中心 CNT 应用开发部总经理 Takuji Komukai 说:"日田公司在体育领域积累了丰富的经验,并建立了可应用于工业领域的大规模生产技术。使用 Namd 的 CFRP 模制产品在强度、耐热性和耐疲劳性方面的性能均高于普通 CFRP 模制产品。

当用于飞机发动机等传动系统部件时,Namd 预计可提供无需部件冷却等优势,而移动部件对这种材料的需求也很大。有几家公司已经开始考虑在包括航空航天领域在内的一般工业中采用这种技术。

新田公司的目标是在 2025 年获得航空航天质量管理标准 AS9100 认证,并凭借其开发使用 CNT 的先进材料的能力和可进行批量生产的生产系统,全力打造高附加值 CFRP 业务。

文章来源:碳纤维研习社

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