Могут ли автомобильные панели из углеродного волокна удваиваться в качестве материалов для накопления энергии?

Может ли углеродное волокно хранить энергию для электромобилей, а также служить структурными элементами? Углеродное волокно, как мы его знаем, является одним из самых впечатляющих материалов в нашем наборе. Его невероятная легкость и прочность позволили ему охватить все: от езды на велосипеде до дизайна суперкара и самых современных самолетов.

Но может ли это также играть роль в накоплении энергии? Одна группа ученых изучает эти возможности и говорит, что тщательно спроектированные формы материала действительно обладают необходимыми электрохимическими свойствами, что открывает некоторые интересные возможности для снижения веса конструкции автомобиля.

Детали исследования

Исследование проводилось в Шведском технологическом университете в Чалмерсе и началось с довольно простой предпосылки. Уже было показано, что углеродное волокно имеет потенциал в качестве материала электрода в экспериментальных батареях, в то время как его механические свойства хорошо известны, поэтому можно ли объединить эти два атрибута в одном многоцелевом материале с помощью данных технологий?

Углеродное волокно, изготавливаемое для конструкционных целей, обычно изготавливается таким образом, чтобы быть максимально жестким, но эти материалы оставляют желать лучшего с точки зрения электрохимической способности. И наоборот, углеродное волокно с хорошими электрохимическими способностями имеет обычно не такоежесткое. То, о чем они говорят, было неисследованной областью, ученые намеревались найти углеродное волокно, которое может использовать оба свойства.

Это означало изучение микроструктур в различных типах коммерчески доступных углеродных волокон, изучение того, как кристаллы внутри были измерены и расположены. Они обнаружили, что углеродные волокна с большей жесткостью имеют большие высокоориентированные кристаллы, в то время как менее жесткие углеродные волокна имеют маленькие и плохо ориентированные кристаллы.

Эти новые знания, по словам исследователей, обеспечивают основу для поиска углеродных волокон, которые попадают в яблочко, предлагая как полезные электрохимические свойства, так и требуемую жесткость. И, как объясняет автор исследования ЛейфАсп, в текущей культуре коммерчески доступных углеродных волокон есть немного места для продвижения.

Для чего использовать?

«Теперь мы знаем, как следует изготавливать многофункциональные углеродные волокна для достижения высокой емкости накопления энергии, а также обеспечения достаточной жесткости», - говорит он. «Небольшое снижение жесткости не является проблемой для применения, например производстве автомобилей. В настоящее время на рынке преобладают дорогие композиты из углеродного волокна, жесткость которых адаптирована для использования в самолетах.

Поэтому у производителей углеродного волокна есть некоторый потенциал для расширения их использования. " Поскольку вес имеет решающее значение для конструкции транспортного средства и топливной эффективности готового продукта, ученые уже представляют, как этот новый материал, если он будет разработан, чтобы стать частью энергетической системы, мог бы изменить ход дела. Исследователи уже работают с автомобильной и авиационной промышленностью, чтобы изучить эти возможности для структурных аккумуляторов.

«В этом случае кузов автомобиля будет не просто несущим элементом, но и аккумулятором», - говорит он. «Также будет возможно использовать углеродное волокно для других целей, таких как сбор кинетической энергии, для датчиков или для проводников как энергии, так и данных. Если бы все эти функции были частью кузова автомобиля или самолета, это могло бы уменьшить вес примерно на 50 процентов. "