Graphene, שכבה אחת של אטומי פחמן מסודרים בלחיצות hexagonal, כבר נחשב חומר פלא מאז בידודו בשנת 2004. שילוב יוצא דופן של כוח, אורות, ו מוליכות חשמלית הופך אותו מועמד ראשוני למהפכה בטיחות הרכב. מהנדסים ומדענים חומריים מפתחים באופן פעיל דרכים לשלב גרפן לתוך רכיבי רכב, במטרה ליצור מכוניות כי הם לא רק קלים יותר ויעילים יותר גם יותר בתאונות דרכים בטוחות יותר.

מדוע Graphene אידיאלי עבור חומרי רכב

תכונותיו של גראפן נובעות מהמבנה האטומי הייחודי שלו.עם כוח רבייה בערך 200 פעמים של פלדה עדיין במשקל של שש פעמים פחות נפח יחידה, הוא מציע יחס לא תואם של כוח למשקל.בנוסף, גרפן גמיש מאוד, יכול לנהל חום וחשמל ביעילות, והוא כמעט בלתי אפשרי לגזים אלה.

השוואת Graphene עם חומרים לרכב

חומרים מסורתיים כגון פלדה ואלומיניום גבוהים כבר אופטימיזציה במשך עשרות שנים, אבל כל אחד יש סחר- offs. פלדה הוא חזק ומחיר סביר אבל כבד; אלומיניום הוא קל יותר ויותר יקר כדי ליצור. סיבים פחמן מורכב מציעים כוח גבוה משקל נמוך אבל הם יקרים וקשה כדי להוסיף משקל 14% מסגסוגת של פחמן דום-חמצני יכול להיות פחות חזק יותר ויותר על ידי ירידה במשקל של 50%: LTS קלושים פחות או יותר כדי להפחית את המשקל של 0.

יישומים מרכזיים של Graphene ב בטיחות רכב

שילוב של גרפן משתרע על מספר מערכות תת-מערכת רכב. להלן הם האזורים המבטיחים ביותר שבהם חומרים גרפין-enhanced נבדקים או כבר ממושמעים.

Reinforced Composite Body Panels

(Gatephene nanoplatelets ניתן מפוזרים תרמופלסטיקה או thermosets כדי ליצור לוחות כי הם קלים יותר פלדה ויותר עמיד יותר מאשר אלומיניום.לדוגמה, תוספת של גרפן לפוליפרופילן (מכונית משותפת פלסטי) מגבירה את חוזקם של עד 40% ו- flexural מודולוs על ידי 30%.

המונחים: Crash-Resistant Structural

המודולולים והיכולות של Graphene להעביר לטעון להפוך את זה אידיאלי עבור גלגול של מסילות התרסקות, באטר דבורים, ואת חברי צ'אסה. על ידי שילוב גרפן לאלומיניום או מגנזיום, יצרנים יכולים לייצר רכיבים כי הם גם נוקשה יותר קשיח יותר וקשוח יותר. לדוגמה, גרפן-מינומה מורכב באוניברסיטת מנצ'סטר הראה עלייה של 17% בחוזק של עשרות כוח ושיפור אנרגיה כגון, תוך כדי פגיעה במבנים דינמית.

משקל בהיר ובטיחות סוללה

כלי רכב חשמליים (EVs) להסתמך על ערכות סוללות כבדות כי הם לעתים קרובות רכובים מתחת הרצפה. Graphene-enhanced מורכב יכול לשמש כדי ליצור תת-קרקעיות סוללה קל משקל כי להגן על תאים מ-punctures ו- Rilaway תרמי. Graphene's תרמי מוליכות תרמי מסייע להפחית את הסיכון לדלקת חום, להפחית את הסיכון לכיסוי חשמלי וקטוליים מאפשרים טעינה מהירה יותר, 000: AFPID 20: 023 מאפשר גרף של סוללות מופחתת יותר, 000:

חיישנים בטיחותיים מתקדמים ואלקטרוניקה

תכונות החשמל המתקדמות של Graphene מאפשרות לחץ רגיש מאוד וחיישנים מתוחים.אלה יכולים להיות מוטבעים במיקומים, להיגוי גלגלים, ופאנלי דלת כדי לזהות נוכחות של הדיירים ונוחות, מה שגורם לפריסת תיק אוויר עם דיוק.חיישנים גמישים מבוססי גרפן יכול גם לפקח על לחץ צמיגים ובריאות מבנית בזמן אמת.

ניהול חץ והגנה

חשיפה ברורה היא קריטית לבטיחות.סרטים מוליכים שקוף מבוססי Graphene יכולים להחליף ציפויים תחמוצת מתכת מסורתית בחלונות מלוחים וחלונות אחוריים. אלה מתחים במהירות ואפילו כאשר מתח מוחל, למנוע בניית קרח ללא הוספת חוטים כבדים.הם גם עמידים יותר מאשר ציפויים tin tin (TO) ציפויים.

אתגרים ב-Mass-Producing Graphene-Enhanced Parts

למרות ההבטחה שלה, שילוב גרפן לתוך כלי רכב מסחריים פרצופים כמה hurdles. האתגר העיקרי הוא להשיג גרפן עקבי באיכות גבוהה בקנה מידה. שיטות ייצור נוכחי - כגון זיהום כימי (CVD) ו exfoliation נוזלי-phase נוזל - מניב גרפן עם גרפים שונים יותר ויותר גרפים ושכבות.זה חוסר עקבי מוביל ביצועים בלתי צפויים בחלקים הסופיים הוא מחסום נוסף: עלות יכול להיות נמוך יותר ויותר עלות של עלויות גרף (מחירים מתאימים של גרף של גרף של $ גרף) אם כיונות גרף נמוך יותר ויותר גרף של עלויות גרף נמוך יותר ויותר גרף של גרף של גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף של גרף גרף גרף נמוך יותר ויותר גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף נמוך יותר ויותר גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף

אכזבה ודעה

גם כאשר גרפן הוא סביר, פיזור אחיד בתוך מטריצה קשה.גלי Graphene נוטים agglomerate בשל כוחות ואן דר וואל, יצירת נקודות חלשות. Surface Functionization - הנספח קבוצות כימיות לגרף - יכול לשפר תאימות עם פולימרים, אבל זה מוסיף מורכבות ועלויות. אינטגרציה מתקדמת טכניקות כמו שלוש מ"ל ו- high-shed גבוה הם נחקרים, אבל עדיין לא ממוטבים עבור ייצור.

סליחות ובטיחות

Graphene nanoparticles עלול להוות סיכון בשאיפת הייצור אם לא מטופלים כראוי.תקני בטיחות רכב כגון FMVSS (תקני בטיחות רכב מוטורי) יורו NCAP דורשים בדיקות קפדניות עבור חומרים חדשים. בעוד שתרכובות גרפן עברו בדיקות התרסקות ראשוניות, עמידות לטווח ארוך תחת חשיפה UV, לחות, ורכיבי אופניים תרמיים עדיין בתוקף.

אפשרויות להפקה: לקראת ייצור הרכבים

כמה יצרני רכב כבר החלו לשלב גרפן למודלים ייצור או מכוניות קונספט.לדוגמה, BAC Mono (מכונית מעקב ביצועים גבוהה) משתמש בפאנלים של סיבי פחמן מאוישים אשר להפחית משקל ב-20% תוך הגדלת הנוקשות.ב-2021, כיסויי מנוע קל משקל גרפין הופיעו בכמה מודלים של פורד (בשיתוף עם XG מדעי) עבור כלי רכב חשמליים, חברות כמו פולקסווגן ו- Daimreaves בשוק סוללות:0 מיליארד דולר).

פריצת דרך

מחקר מתמשך מתמקד בייצור גרפן ממקורות פחמן בשפע כמו מתאן או אפילו גרף פסולת.טכניקות כגון פלאש Joule חימום ו אלקטרוכימיים להראות הבטחה לייצור זול, גבוה גבוה גבוה, בנוסף, מודלים חישוביים ולמידה מכונה הם מאיץ עיצוב של ממשקי גרפין אופטימלי.

במקביל, תרכובות של גרף המכילות גרפן מפותחות: מיקרו-capsules של סוכני ריפוי משובצים במריצה גרפין-פומלימר יכול לתקן סדקים באופן אוטומטי, להאריך את חיי הרכיב ולשמור על שולי בטיחות.חומרים כאלה יכולים לשמש באזורים מבניים אסטרטגי כמו B-pil או תגבורת גג.

מסקנה

Graphene מבטיח מאוד להפוך את בטיחות הרכב באמצעות פיתוח של חומרים אולטרה אור משקל חזק.אינטגרציה שלה לתוך לוחות גוף, מבנים התרסקות, סוללות וחיישנים יכול להוביל כלי רכב כי הם לא רק קלים ויעילים יותר, אבל גם באופן משמעותי יותר יעיל יותר התנגשויות. בעוד אתגרים בייצור סקאפי, עלות, ואימות לטווח ארוך להישאר, קצב החדשנות מציע כי גרף-אווירה יהיה יותר פעיל בתוך גרף קדימה, עבור מוביל היום, עבור יצרני רכב אסטרטגי יותר, עבור צמיחה מתקדמת יותר, עבור תחבורה מתקדמת יותר, עבור מוביל יותר, עבור מוביל היום.