Damit zukünftige Mobilität, wie beispielsweise Urban Air Mobility (UAM), Realität werden kann, muss sie kraftstoffeffizient sein und den CO2-Ausstoß reduzieren, was die Entwicklung neuer Materialien mit hervorragenden physikalischen Eigenschaften und Recyclingfähigkeit erfordert.
Selbstverstärkte Verbundwerkstoffe (SRCs) sind kostengünstig, leicht und bieten Vorteile hinsichtlich Entsorgung und Recycling, da die Verstärkung und das Grundmaterial aus demselben Material bestehen. Aus diesem Grund erregt es Aufmerksamkeit als Verbundwerkstoff der nächsten Generation, der die in Flugzeugen verwendeten kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoffe ersetzen soll.
Das Korea Institute of Science and Technology (KIST) hat bekannt gegeben, dass Dr Die Universität hat erfolgreich ein 100 %iges SRC entwickelt, bei dem nur eine Art von Polypropylen (PP)-Polymer verwendet wird. Ihre Arbeiten werden im veröffentlicht Zeitschrift für Chemieingenieurwesen.
Bisher wurden im Herstellungsprozess von SRCs chemisch unterschiedliche Komponenten in die Verstärkung oder Matrix eingemischt, um die Fließfähigkeit und Imprägnierung zu verbessern, was zu schlechten physikalischen Eigenschaften und einer schlechten Recyclingfähigkeit führte. Dem Forschungsteam gelang es, den Schmelzpunkt, die Fließfähigkeit und die Imprägnierung zu kontrollieren, indem es die Kettenstruktur der Polypropylenmatrix durch einen vierachsigen Extrusionsprozess anpasste.
Die entwickelten SRCs erreichten das höchste Niveau an mechanischen Eigenschaften, wobei die Haftfestigkeit, Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit im Vergleich zu früheren Studien um 333 %, 228 % bzw. 2.700 % verbessert wurden. Als Rahmenmaterial für eine kleine Drohne eingesetzt, war das Material 52 % leichter als herkömmliche kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe und die Flugzeit verlängerte sich um 27 %, was sein Potenzial für Mobilitätsanwendungen der nächsten Generation bestätigt.
Dr. Kim von KIST sagte: „Der in dieser Studie entwickelte Konstruktionsprozess für 100 % SRCs kann sofort auf die Industrie angewendet werden, und wir werden weiterhin mit dem gemeinsamen Forschungsteam und den Industrien zusammenarbeiten, um die globale Wettbewerbsfähigkeit magnetisch verstärkter Verbundwerkstoffe zu sichern.“
Mehr Informationen:
Hyeseong Lee et al., Echte selbstverstärkte Verbundwerkstoffe, ermöglicht durch Abstimmung der Molekülstruktur für leichte Strukturmaterialien in der zukünftigen Mobilität, Zeitschrift für Chemieingenieurwesen (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.142996
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