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多功能碳纤维材料可将车体当作储能部件 减重可达50%
日期:2019-02-11   [复制链接]
责任编辑:anni_hyp 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
编者按:瑞典查尔姆斯理工大学的科学家们致力于研究多功能碳纤维材料作用于汽车或飞机机身的一部分,达到几乎 50% 的减重的同时,能够实现动能、传感器、或能量和数据的收集等作用。

作为一种轻盈、高强度的特殊材料,碳纤维已经成为了许多高档自行车、超跑、航天飞机的首选。不过瑞典查尔姆斯理工大学的科学家们,却希望让它变得更加多能。该校研究团队一直在探索各种可能性,比如为它加入必要的电化学特性,为减轻整车重量给出更新颖的设计理念。实际上,除了机械性能,碳纤维也已被实验证明其作为电极材料的潜力。
 

从结构力学上考虑,材料本身要相当坚硬。而具有良好电化学性能的碳纤维,其硬度要低得多。

具有较大刚度的碳纤维,拥有较大的高度取向性晶体。而较硬的碳纤维,拥有较小且取向不良的晶体。

为了兼容这个看似形同水火的矛盾,科学家们想出了各种各样的方法。
 
研究人员表示,这种新知识,为追求结构硬度和电化学特性的“最佳平衡点”奠定了基础。

我们现已知晓如何在确保刚度足够的同时,让多功能碳纤维拥有更高的储能特性。对汽车等诸多应用而言,刚度的轻微降低并不是问题。

当前市面上最昂贵的碳纤维复合材料,其刚度仅适合飞行器使用。在这之外,制造商也想要进一步扩大其市场覆盖面。
 

作为新研究的一作,该校材料与计算力学教授 Leif Asp 表示:

车身不仅仅是一个承重原件,还应该能够充当电池,或将碳纤维用于其它目的 —— 比如动能、传感器、或能量和数据的收集体。

若将所有这些功能纳入汽车或飞机机身的一部分,有望实现高达 50% 的减重。
 
在车辆设计和燃油效率方面,重量是一个很重要的因素。

科学家们已经在想象,若这种新材料能够成为能源系统的一部分,将如何极大地颠覆现状。现其已于汽车和航空工业合作,以探索结构体电池的这些可能性。
 
有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《多功能材料》(Multifunctional Materials)期刊上。原标题为:

《Graphitic microstructure and performance of carbon fibre Li-ion structural battery electrodes》

《石墨微结构可兼作碳纤锂离子电池的电极》
 
原标题:多功能碳纤维材料可将车体当作储能部件 减重可达50%
 
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来源:Chalmers University of Technol
 
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