編者按:瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的科學(xué)家們致力于研究多功能碳纖維材料作用于汽車或飛機機身的一部分,達(dá)到幾乎 50% 的減重的同時,能夠?qū)崿F(xiàn)動能、傳感器、或能量和數(shù)據(jù)的收集等作用。
作為一種輕盈、高強度的特殊材料,碳纖維已經(jīng)成為了許多高檔自行車、超跑、航天飛機的首選。不過瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的科學(xué)家們,卻希望讓它變得更加多能。該校研究團隊一直在探索各種可能性,比如為它加入必要的電化學(xué)特性,為減輕整車重量給出更新穎的設(shè)計理念。實際上,除了機械性能,碳纖維也已被實驗證明其作為電極材料的潛力。
作為一種輕盈、高強度的特殊材料,碳纖維已經(jīng)成為了許多高檔自行車、超跑、航天飛機的首選。不過瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的科學(xué)家們,卻希望讓它變得更加多能。該校研究團隊一直在探索各種可能性,比如為它加入必要的電化學(xué)特性,為減輕整車重量給出更新穎的設(shè)計理念。實際上,除了機械性能,碳纖維也已被實驗證明其作為電極材料的潛力。
從結(jié)構(gòu)力學(xué)上考慮,材料本身要相當(dāng)堅硬。而具有良好電化學(xué)性能的碳纖維,其硬度要低得多。
具有較大剛度的碳纖維,擁有較大的高度取向性晶體。而較硬的碳纖維,擁有較小且取向不良的晶體。
為了兼容這個看似形同水火的矛盾,科學(xué)家們想出了各種各樣的方法。
研究人員表示,這種新知識,為追求結(jié)構(gòu)硬度和電化學(xué)特性的“最佳平衡點”奠定了基礎(chǔ)。
我們現(xiàn)已知曉如何在確保剛度足夠的同時,讓多功能碳纖維擁有更高的儲能特性。對汽車等諸多應(yīng)用而言,剛度的輕微降低并不是問題。
當(dāng)前市面上最昂貴的碳纖維復(fù)合材料,其剛度僅適合飛行器使用。在這之外,制造商也想要進(jìn)一步擴大其市場覆蓋面。
我們現(xiàn)已知曉如何在確保剛度足夠的同時,讓多功能碳纖維擁有更高的儲能特性。對汽車等諸多應(yīng)用而言,剛度的輕微降低并不是問題。
當(dāng)前市面上最昂貴的碳纖維復(fù)合材料,其剛度僅適合飛行器使用。在這之外,制造商也想要進(jìn)一步擴大其市場覆蓋面。
作為新研究的一作,該校材料與計算力學(xué)教授 Leif Asp 表示:
車身不僅僅是一個承重原件,還應(yīng)該能夠充當(dāng)電池,或?qū)⑻祭w維用于其它目的 —— 比如動能、傳感器、或能量和數(shù)據(jù)的收集體。
若將所有這些功能納入汽車或飛機機身的一部分,有望實現(xiàn)高達(dá) 50% 的減重。
在車輛設(shè)計和燃油效率方面,重量是一個很重要的因素。
科學(xué)家們已經(jīng)在想象,若這種新材料能夠成為能源系統(tǒng)的一部分,將如何極大地顛覆現(xiàn)狀。現(xiàn)其已于汽車和航空工業(yè)合作,以探索結(jié)構(gòu)體電池的這些可能性。
科學(xué)家們已經(jīng)在想象,若這種新材料能夠成為能源系統(tǒng)的一部分,將如何極大地顛覆現(xiàn)狀。現(xiàn)其已于汽車和航空工業(yè)合作,以探索結(jié)構(gòu)體電池的這些可能性。
有關(guān)這項研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《多功能材料》(Multifunctional Materials)期刊上。原標(biāo)題為:
《Graphitic microstructure and performance of carbon fibre Li-ion structural battery electrodes》
《石墨微結(jié)構(gòu)可兼作碳纖鋰離子電池的電極》
《Graphitic microstructure and performance of carbon fibre Li-ion structural battery electrodes》
《石墨微結(jié)構(gòu)可兼作碳纖鋰離子電池的電極》
原標(biāo)題:多功能碳纖維材料可將車體當(dāng)作儲能部件 減重可達(dá)50%