南阿拉巴馬大學(xué)(亞特蘭大)的蕭光庭教授小組最近開發(fā)出了ZT-CFRP，這是一種富含納米粒子并以碳纖維增強(qiáng)的創(chuàng)新塑料復(fù)合材料，最初得到了美國(guó)國(guó)家航空航天局的支持。在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)的資助下，該大學(xué)建立了研究合作關(guān)系，以充分挖掘這種先進(jìn)復(fù)合材料提供的潛力，確保ZT-CFRP能夠迅速進(jìn)入更廣泛的市場(chǎng)。
除南阿拉巴馬大學(xué)外，還有來自不同領(lǐng)域的五家公司參與了此次合作，包括MHP（美國(guó)亞特蘭大州亞特蘭大市）、Porsche Motorsports（美國(guó)加利福尼亞州）、UST Mamiya（美國(guó)德克薩斯州沃斯堡）、Hexcel Corp. (美國(guó)康涅狄格州斯坦福)和東麗復(fù)合材料美國(guó)公司(美國(guó)華盛頓州塔科馬)。據(jù)報(bào)道，MHP公司將在此次合作中發(fā)揮關(guān)鍵作用，與該大學(xué)密切合作，支持ZT-CFRP的卷對(duì)卷生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)，這將使該材料能夠以低成本大量生產(chǎn)。該項(xiàng)目旨在2024年將ZT-CFRP推向市場(chǎng)。

“我們的同事Sebastian Kirmse博士在南阿拉巴馬大學(xué)撰寫了他的論文，在此期間，他參與了這種新型、令人興奮的復(fù)合材料的研究，”MHP美洲公司總裁兼首席執(zhí)行官Tobias Hoffmeister解釋說。”當(dāng)Sebastian在2020年初加入MHP公司時(shí)，他向我們通報(bào)了這項(xiàng)新技術(shù)，并讓我們參與其中。我們從一開始就確信，復(fù)合材料具有相當(dāng)大的潛力。”

據(jù)悉，這種富含特定取向納米顆粒并以碳纖維增強(qiáng)的塑料復(fù)合材料具有許多特性，使其在該類復(fù)合材料中脫穎而出。碳納米纖維以之字形穿插在傳統(tǒng)的碳纖維之間，產(chǎn)生了一種織物，在這種織物中，機(jī)械、電和熱負(fù)荷分布在復(fù)合材料內(nèi)部的各個(gè)方向，顯著提高了材料的導(dǎo)電性能（尤其是與纖維方向正交）。該大學(xué)指出，這意味著ZT-CFRP不僅比鋁更輕，比鋼更堅(jiān)韌，它還比傳統(tǒng)的碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRPs)更不容易受到機(jī)械力的影響，如沖擊損傷。

ZT-CFRP將以預(yù)浸料卷的形式和樹脂薄膜的形式提供，可用于優(yōu)化傳統(tǒng)預(yù)浸料，或?qū)煞N材料粘合連接，提高機(jī)械、熱和電氣連接和耐久性。

據(jù)悉，ZT-CFRP還將開啟廣泛的潛在應(yīng)用，從汽車，到航天，再到高爾夫等運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域。”以汽車為例，我們一直在努力保證乘客的高安全性，同時(shí)，努力減輕重量，從而降低能耗。”Sebastian Kirmse博士解釋說。”ZT-FRP可以取代鋁作為底盤的首選材料。這在傳統(tǒng)的碳纖維增強(qiáng)塑料中是不可能實(shí)現(xiàn)的，特別是對(duì)于暴露在增加的熱負(fù)荷下的部件。” 這種新型復(fù)合材料也可以以類似的方式用于航天器。此外，使用這種材料的高爾夫球桿有望變得更輕、更有力。塞巴斯蒂安-克爾姆斯博士進(jìn)一步指出，由于其多功能的特性，該材料帶來了更多可能的應(yīng)用范圍，將在項(xiàng)目期間與合作伙伴合作進(jìn)行探索。