Multifunktionella grafenförbättrade termoplaster för luftfartstillämpningar
Syfte och mål
I detta projekt kommer vi att utveckla en ny grafenförstärkt termoplastkomposit med avseende på multifunktionalitet. Syftet är att avsevärt förbättra styrkan och att framkalla elektrisk ledningsförmåga med hjälp av grafenförbättringen av polymeren. Polyeterimid används som huvudprototyp, vilken är en relativt höghållfast och temperaturbeständig termoplast i sig.
Genom kombinationen av experiment, modellering och simuleringar söker vi för att förstå grafen-polymer-interaktionen för att få ut den optimala grafen-dispersionstekniken. Projektet utförs i en tvärvetenskaplig och internationell miljö med experter på molekylära interaktioner, modellerings-/simulerings- och dispersionstekniker (dvs. Saab, 2D Fab, Chalmers, Linköpings universitet och UFABC-Brasilien). Detta ger oss en plattform som är avgörande för att utveckla grafenbaserade högteknologiska, lätta och hållbara termoplastmaterial som kan användas i krävande flygtekniska produkter, tillverkade genom antingen 3D-utskrift eller traditionella metoder.
Ett problem med dagens termoplaster är att de inte har tillräckligt hög mekanisk hållfasthet för att konkurrera med epoxibaserade matriser vid produktion av strukturmaterial. Deras ledningsförmåga (elektrisk och termisk) är inte heller tillräcklig för att möjliggöra anpassad produktion av multifunktionella produkter och filmer. Grafen, ett material som uppvisar utmärkta mekaniska egenskaper tillsammans med en enorm elektrisk ledningsförmåga, har potential att förbättra dessa egenskaper och möjliggör genomförande av termoplastmaterial i nya störande, multifunktionella och flygtekniska lättviktstillämpningar.
Projektet kommer att ha fyra kontaktpunkter:
- Undersökning av grafen-polymer interaktion och funktion. Detta område bygger kunskap om dispersionen och ger input till modellering och simuleringar.
- Dispersionstekniker och perkoleringströsklar för optimal multifunktion av den förstärkta termoplasten. Effekter av olika grafentyper identifieras i punkt 1.
- Modellering och simuleringar av fenomenen av materialets mekaniska och ledande beteende. Utvecklingen baseras på insatser från punkt 1 och 2.
- Erhållen multifunktionell förmåga baserat på testkampanj för mekanisk styrka och ledningsegenskaper. Kompletterad med inmatning från steg 1, 2 och 3.
Tillämpningar för förbättrade termoplaster finns i fordons-, marin-, flyg- och andra komponenter där det är viktigt att ersätta metaller och härdplaster är viktigt ur ett kostnadseffektivt, lättvikts och miljömässigt perspektiv. Tillsammans med den multifunktionella kapaciteten (när det gäller förbättrade mekaniska /elektriska egenskaper) förutser vi en betydande potential för smart design och viktminskning som underlättar genomförandet på nya innovativa områden. Det här är aspekter som är av största intresse för att stärka Saabs och andra svenska industrins konkurrenskraft på den globala marknaden.
