- 固化時(shí)間在10分鐘內(nèi)，物理強(qiáng)度超過(guò)1 GPa，重量比原型減輕11% -
□ 輕質(zhì)耐用材料的發(fā)展是全球汽車(chē)市場(chǎng)的熱門(mén)話題。這是為了減少碳排放，確保乘客的安全。雖然由碳纖維和塑料組成的“碳纖維增強(qiáng)塑料 (CFRP)”最受關(guān)注，但減少?gòu)囊簯B(tài)到固態(tài)的“固化”工藝時(shí)間是關(guān)鍵。
? 國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出利用電子束在短時(shí)間內(nèi)制造碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的技術(shù)，接近下一代汽車(chē)零部件的量產(chǎn)。
(圖1)韓國(guó)原子能研究所的研究人員正在分析“電子束固化碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料技術(shù)”的成果。
□ 韓國(guó)原子能研究院(院長(zhǎng)樸元錫)8日宣布，與MS Autotech(CEO Beom-金俊)。這是獲得1億韓元技術(shù)費(fèi)的條件。
? MS Autotech Co., Ltd.是一家專業(yè)的汽車(chē)車(chē)身零部件公司，自1990年以來(lái)積累了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)/碰撞模擬、可靠性評(píng)估等研發(fā)能力。目前，在中國(guó)、印度、巴西、美國(guó)等海外市場(chǎng)設(shè)有子公司。
(圖2)采用韓國(guó)原子能研究院電子束固化技術(shù)制造的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合汽車(chē)零部件
□ 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的硬化一般有兩種方法：熱固化和室溫固化。通過(guò)加熱混合了纖維、塑料和硬化劑的液體材料需要 3 到 4 小時(shí)才能硬化，在室溫下需要 3 天才能固化。另一方面，如果使用原子能研究所自己的10 MeV(兆電子伏)級(jí)電子束加速器，固化過(guò)程時(shí)間減少到10分鐘以內(nèi)。
? 電子束是短波長(zhǎng)高能效輻射，當(dāng)照射到物質(zhì)上時(shí)，它會(huì)迅速而牢固地改變分子結(jié)構(gòu)。電子束固化不需要催化劑或固化劑。
? 研究人員用 40 kGy(千克)的電子束照射碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。一次可加工3m大小的大型汽車(chē)零件。
(圖3)韓國(guó)原子能研究院先進(jìn)輻射研究中心電子束示范研究設(shè)施(配備10 MeV級(jí)電子束加速器)
□ 研究人員開(kāi)發(fā)的這種材料，兼具承受拉力的拉伸強(qiáng)度和承受1 GPa(千兆帕)以上彎曲力的彎曲強(qiáng)度，與市售的汽車(chē)零部件材料相似。另一方面，重量比現(xiàn)有的減少了89%，具有更輕的優(yōu)勢(shì)。
?用電子束固化碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法已經(jīng)存在，但挑戰(zhàn)是將機(jī)械強(qiáng)度提高到可以替代金屬的水平。
? 研究小組從電子束照射前的階段改變復(fù)合材料的成分和制造方法，解決了這個(gè)問(wèn)題。我們發(fā)現(xiàn)了一種新的材料組合物，它結(jié)合了 T700 級(jí)碳纖維與致密結(jié)構(gòu)和液態(tài)環(huán)氧丙烯酸酯。然后用電子束固化以改善復(fù)合材料的性能。與現(xiàn)有的300 MPa(兆帕)的電子束硬化碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比，性能提高了約3倍。
(圖4)韓國(guó)原子能研究所開(kāi)發(fā)的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可承受1 GPa以上的力學(xué)性能。
□ 原子能研究所一直與 MS Autotech Co., Ltd.、先進(jìn)技術(shù)研究所(總裁 Jin-Kyun Kim)和忠南國(guó)立大學(xué)(校長(zhǎng) Jin-Sook Lee)合作，目標(biāo)是將開(kāi)發(fā)的技術(shù)商業(yè)化，生產(chǎn)原型，進(jìn)行金屬鍵合實(shí)驗(yàn)，并評(píng)估可靠性。
? 該成果自2019年起得到科技部信息通信部高輻射高附加值新材料項(xiàng)目的支持，以研究所輻射研究部高級(jí)研究員Hyunbin Kim為核心。
□ 韓國(guó)原子能研究所高級(jí)輻射研究所所長(zhǎng)李南浩說(shuō)：“除了汽車(chē)工業(yè)之外，它是一種材料技術(shù)，可以應(yīng)用于航空、無(wú)人機(jī)、國(guó)防和海洋等各種行業(yè)。船。說(shuō)。
