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石墨烯材料带来轮胎技术变革

作者:杨宏辉来源:中国橡胶网 日期:2016年9月30日 15:25

相比传统轮胎性能全面提升

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,被称为“黑金”,是“新材料之王”。其具有突出的力学性能和散热性能,抗拉强度达到125GPa,常温下的导热率为5300 W/m.k,是铜的13倍。为此,石墨烯导静电轮胎的散热功能和机械强度也具有突出表现,拉伸强度、抗撕裂强度、模量、DIN磨耗、滚阻及湿滑等性能均比普通轮胎显著提高,行驶里程显著增加。

据了解,由于石墨烯难以均匀分散,造成加入石墨烯的橡胶材料加工困难,采用可变密炼间隙混炼工艺(VCMT),利用转子的长棱和短棱在轴向和径向的转动中,利用分布在长棱和短棱上的剪切阶梯,辅助剪切隔离阶梯和分散阶梯不间断地周而复始的循环变化,最大限度的达到剪切、分散、对倒和最佳温度,保证较难混炼的石墨烯在胶料中均匀分散。

经过国家CNAS认可实验室与德国TUV认证的第三方权威测试机构——安徽德技汽车检测中心测试,该石墨烯轮胎的导电性比普通轮胎提升4个数量级以上,导电率达到10-5秒/米,通过轮胎与金属轮毂嵌和,由具有导静电功能的轮胎胎面接地,实现了全时段、连续、可靠导出车体静电;石墨烯在胎面上的高补强性能实现橡胶模量、拉伸强度提升50%,大大提高了轮胎的抗撕裂性能、使轮胎性能在公路、越野全方位得到发挥;湿地制动距离缩短1.8米,抗湿滑性提升6%,轮胎安全性进一步提升;较传统橡胶材料导热性能提高一倍左右,轮胎硫化时间进一步缩短,减少了轮胎爆胎几率;轮胎行驶里程提高1.5~1.8倍,打破了轮胎配方领域的“魔鬼三角”定律,实现了高磨耗、高抗湿滑、低滚阻性能均衡;轮胎重量降低10%,有利于轮胎轻量化,有效降低滚阻。

轮胎为何要导静电

科学研究表明,静电会引起脑神经细胞膜电流传导异常,影响中枢神经,使人出现头晕、头痛、烦躁、失眠、食欲不振、焦躁不安、精神恍惚等症状,严重的会影响人体新陈代谢、引发血糖上升、皮肤病、神经失调、抵抗力下降等情况。

汽车静电能使人短暂失忆、血压突升、心率失常,特别是有可能引起装有心脏起搏器的患者心率突升或骤停;干扰车内电子设备正常运行,使其工作失稳、烧毁车内电器元件,特别是具有高度集成电路及微电子元件车辆;引发车辆起火爆燃,特别是对易燃易爆品运输车可造成灾难性后果。但石墨烯为汽车可靠导静电提供了可能性,其具有突出的导电性能,电子迁移基本不受温度影响。石墨烯轮胎可代替现有汽车防静电带或防静电铁链。

石墨烯导静电轮胎的核心功能是无需额外增加车载设备导出车体静电,无安全隐患,能有效避免汽车静电对司乘人员造成的伤害,避免汽车火灾和爆燃。

石墨烯导静电轮胎制备技术具有良好的推广性,无需大规模技术改造改变原轮胎生产设备及生产线,可以对各类别(型号)轮胎制备工艺配方进行石墨烯复合改性,并保持原轮胎外型、尺寸、重量以及动力性能不变。

 

石墨烯轮胎应用前景可期

石墨烯导静电轮胎可以有效导出汽车静电,避免汽车火灾和爆燃,除了普通车辆普遍适用外,特别适用于易燃易爆品运输车、电子设备专用车、军(警)用特种车等有特殊需要的车辆。

据天津恒天新能源汽车研究院有限公司高级主管介绍,由于新能源电动汽车的电机不是交流发电,车内易产生静电,目前的研究还没有完全排除静电的方法,石墨烯导静电轮胎为解决新能源车的静电问题提供了一种有效解决方案。

目前,已有多家企业在开展石墨烯轮胎的研究。今年3月18日,双星全球研发中心暨石墨烯轮胎中心实验室在青岛西海岸新区奠基。该项目占地面积约120亩,建筑面积约16万平方米,总投资10亿元,定位是建立全球开放的高性能轮胎研发、检测、认证平台和全球领先的石墨烯轮胎中心实验室,实现高端石墨烯轮胎的产业化。

青岛蓝湾烯碳材料科技有限责任公司也参加了中国国际先进碳材料应用博览会展览,记者了解到他们也在从事石墨烯/橡塑母粒研发,其产品可以应用到轮胎、垫板、油封、胶辊、输送带、胶乳制品、减震制品等。

另据悉,目前最大的问题是石墨烯价格昂贵,提取工艺要求高,石墨烯轮胎成本投入将增加20%~30%,但综合性能的全面提升将使石墨烯轮胎性能超过国际品牌轮胎水平。目前中国轮胎与国际品牌轮胎市场售价相差较大,因此石墨烯轮胎仍具有较高的性价比。 

所属类别: 行业新闻

该资讯的关键词为:石墨烯 轮胎 

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