Supersonisk sprutning av grafen – MXene-baserade ledande slitstarka beläggningar för elektrifiering

I detta projekt kommer vi att utveckla en skalbar överljudssprutningsprocess för 2D-material, inklusive grafen och MXene, för att tillverka elektriskt ledande och slitstarka beläggningar för att skydda rörliga komponenter i elektrifieringsprodukter från slitage och under tiden behålla god elektrisk kontakt.

Det elektriskt ledande grafen och MXene är idealiska material för sådana applikationer tack vare deras höga mekaniska hållfasthet och enkla skjuvförmåga mellan intilliggande atomskikt, vilket kan minska beläggningarnas friktion väsentligt. Överljudssprutningsprocessen kommer att förbättra vidhäftningen mellan 2D-materialen och metallsubstraten för att förlänga livslängden.

Grafen/MXene-beläggningsprocessen kommer sannolikt att erbjuda billiga, miljövänliga och ultralågfriktionslösningar för slitskydd av elektriska kontakter för att avsevärt förlänga den elektriska utrustningens livslängd och minska energiförbrukningen under drift. Det kommer då att bidra kraftigt till elektrifieringsindustrin och stärka marknaden för beläggningar med låg friktion.

Detta projekt kommer att genomföras gemensamt av KTH och ABB. KTH kommer att formulera grafen/MXene-bläck och utveckla den supersoniska kallsprutningsprocessen för att tillverka de ledande slitstarka beläggningarna. ABB kommer att utföra de tribologiska och elektriska testerna för att utvärdera prestanda hos 2D-materialbeläggningar för elektrificeringstillämpningar.

Abstract in English

Supersonic spraying of graphene – MXene-based conductive wear-resistant coatings for electrification applications

In this project, we will develop a scalable supersonic spraying process for 2D materials, including graphene and MXene, to fabricate electrically-conductive and wear-resistant coatings to protect the moving components in electrification products from wear and meanwhile retain good electrical contact.

The electrically conductive graphene and MXene are ideal materials for such applications thanks to their high mechanical strength and easy shear capability between adjacent atomic layers which can substantially reduce the friction of the coatings. The supersonic spraying process will improve the adhesion between the 2D materials and the metal substrates so as to extend the wear life of the coatings. The graphene/MXene coating process will likely provide low-cost, eco-friendly and ultralow-friction solutions for the wear protection of electrical contacts to significantly extend the service time of the electric equipment and reduce energy consumption during operation. It will then greatly contribute to the electrification industry and strengthen the market of low-friction coatings.

This project will be conducted jointly by KTH and ABB. KTH will formulate the graphene/ MXene inks and develop the supersonic cold spraying process to fabricate the conductive wear-resistant coatings. ABB will carry out the tribological and electrical tests to evaluate the performance of the 2D material coatings for electrification applications.

Utlysning:
Genomförbarhetsstudier SIO Grafen, våren 2021

Projektpartners: KTH, ABB

Projektledare: Jiantong Li, KTH

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: 31 aug 2121 – 31 maj 2022

Relaterade styrkeområden: