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美國開發新型納米顆粒碳纖維復合材料

文章來源：中國國際復合材料展覽會更新時間：2021-03-26 14:12:20

美國南阿拉巴馬大學研究團隊近期研發出ZT-CFRP，一種富含納米顆粒的新型碳纖維增強復合材料。該項目最初由美國國家航空航天局（NASA）支持，由美國國家科學基金會（NSF）資助。南阿拉巴馬大學計劃建立廣泛的研究合作，以充分利用和釋放先進復合材料潛力，確保ZT-CFRP可以迅速推向更廣闊的市場。

除南阿拉巴馬大學之外，共有5家來自各行各業的企業參與了合作，分別是保時捷旗下咨詢公司MHP、保時捷賽車運動公司（Porsche Motorsports）、高爾夫球桿制造商UST Mamiya公司、美國赫氏（Hexcel）、日本東麗美國公司（Toray Composite Materials America）。根據相關報道，MHP將與該大學展開緊密合作，為ZT-CFRP的卷對卷生產工藝設計提供支持。MHP公司將在這次合作中發揮關鍵作用，使得低成本的大批量材料生產制造成為可能。根據進度要求，該項目目標在2024年前將ZT-CFRP推向市場。

MHP公司看好新型復合材料技術前景，并相信其有巨大發展潛力。這種新型復合材料富含特定取向的納米粒子，并經碳纖維增強，具有多種優異特性。納米顆粒碳纖維以Z字鋸齒形線條形式穿插在普通碳纖維之間，形成一種全新的織物，其中機械性能、導電性和導熱性在復合材料內部呈現各向同性，顯著提高了材料的電導率。南阿拉巴馬大學表示，上述結構和功能特性意味著ZT-CFRP不僅比傳統鋁制結構輕，比鋼更堅固，與傳統的碳纖維增強復合材料（CFRP）相比，也不容易受到機械沖擊破壞的影響。

ZT-CFRP既可以預浸料形式使用，也可以樹脂薄膜的形式使用，可用于優化傳統預浸料，也可將兩種材料粘合在一起，從而改善材料的機械性能、熱/電導性和耐用性。

ZT-CFRP具有廣泛應用潛力，不僅在汽車工業、航空航天領域前景優異，還可在高爾夫等體育運動領域具有低成本應用潛能。ZT-CFRP可以取代傳統車輛用的鋁合金底盤，成為汽車工業輕量化的首選材料，這是傳統的碳纖維增強塑料無法實現的，尤其是對于承受更高熱負荷的零部件而言。新型復合材料也可以類似的方式應用于航天器。此外，高爾夫球桿有望在這種材料的作用下變得更輕、更強大。由于其多功能特性，這種材料可能還需要探索更廣泛的應用范圍。

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