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日本产综研开发出高氢气气密性的粘土膜树脂复合材料

来源:正规外围买球app   发布时间:2021-06-28 00:06nbsp;  点击量:

本文摘要:日本产业技术综合研究所与九州工业大学及津山工业高等职业学校通过层叠粘土膜“Claist”和碳纤维增强树脂(CFRP),研发出有了氢气气密性和耐用性出众的储氢罐复合材料。此次研发的复合材料是对粘土膜和CFRP展开层叠后在高温高压下加工而出的,与原本气密层使用铝和高密度树脂时比起,结构更加非常简单、可靠性更高。目前,正在累积基础试验数据,针对材料应力等实行的耐用性试验结果也十分之好。

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日本产业技术综合研究所与九州工业大学及津山工业高等职业学校通过层叠粘土膜“Claist”和碳纤维增强树脂(CFRP),研发出有了氢气气密性和耐用性出众的储氢罐复合材料。此次研发的复合材料是对粘土膜和CFRP展开层叠后在高温高压下加工而出的,与原本气密层使用铝和高密度树脂时比起,结构更加非常简单、可靠性更高。目前,正在累积基础试验数据,针对材料应力等实行的耐用性试验结果也十分之好。

该复合材料可以普遍用作飞机和火箭的储氢罐、对存储容器轻量化拒绝更高的汽车储氢罐、燃料电池容器以及移动式的液态氢存储设备等。由于用于该材料可以增加氢气存储部长年储藏时的气体泄漏,因而不利于节约能源,还有望奠定较低环境负荷的工艺。作为有机高分子材料的树脂更容易使氢气利用,因此无法必要用于储氢罐材料。

所以,业界仍然在尝试张贴的屋气密层等方法。虽然铝具备气密性好的优点,但却不存在更容易从复合材料界面上开裂以及其他质量问题。而有机类气密层的氢气气密性又很低。

产综研2004年8月宣告,以粘土居多原料,少量加到树脂,研发出有了无气孔、厚度均匀分布的粘土膜Claist。Claist是通过细致地层叠厚度大约1nm的粘土结晶而做成的,是一种坚硬且耐热性好的气密材料。仍然利用CFRP来研发储氢罐的九州工业大学及津山工业高等职业学校已开始著手研究这种氢气气密性材料,为研发循环利用型宇宙运送系统的液体储氢罐,双方已开始就该材料与CFRP的复合化进行合作研究。

合作研究将在研发使CFRP与粘土膜填充的方法的同时,还将展开氢利用试验以及耐用性试验等多种特性试验。此次研发的复合材料在CFRP的半烧结片(Prepreg)内夹入粘土膜,经冷却、冷却、层压做成。

每外侧分别层叠三层CFRP半烧结片,在其中间夹入粘土膜,通过冷却冷却取得了厚度大约1mm的板状试验体。使用0.7MPa氢气的气相色谱分析法对该试验体的氢气气密性展开检测,结果表明其氢气气密性是以往发布的材料的100倍以上。

这相等于在长5m、直径1m、压力5MPa的储氢罐中,外泄量每年只有0.01%。仔细观察复合材料的横截面找到,CFRP所所含的环氧树脂入侵CFRP表面的缝隙内,粘土膜层和CFRP层黏合较好。

经材料的耐久性试验证实,即使重复刀柄1万次,或者在-196℃的极低温度下曝露100次,氢气气密性也完全会上升。这一结果表明,该材料还有望在极低温及低压力条件下用于储氢罐材料。今后,研究人员将更进一步实行普遍的性能评价试验,同时将做成容器,检验其性能,并研究对各种用途的适用性。

此次的研究成员还包括日本产业技术综合研究所灵活化学工艺研究中心材料研究中心研究组组长蛯名武雄、九州工业大学研究生院工学研究院机械智能工学研究系由宇宙工学部教授米本浩一,以及津山工业高等职业学校电子掌控工学科副教授奥山圭一。


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