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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

发布日期:2021-07-21 08:13浏览次数:
本文摘要:日本产业技术综合研究所和九州工业大学及晋产工业高等专科学校将粘土膜“Claist”和碳纤维增强树脂(CFRP)分层开发出了氢气保密性和耐久性强的氢气罐复合材料。这次开发的复合材料是将粘土膜和CFRP分层后在高温高压下加工而成,结构比原来在密闭层使用铝和高密度树脂更简单,可靠性更高。 目前正在累计基础实验数据,对材料应力等的耐久性实验结果也非常好。复合材料一般可以用作飞机和火箭的贮氢罐、对储存容器拒绝轻量化的汽车贮氢罐、燃料电池容器、移动液贮氢装置等。

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日本产业技术综合研究所和九州工业大学及晋产工业高等专科学校将粘土膜“Claist”和碳纤维增强树脂(CFRP)分层开发出了氢气保密性和耐久性强的氢气罐复合材料。这次开发的复合材料是将粘土膜和CFRP分层后在高温高压下加工而成,结构比原来在密闭层使用铝和高密度树脂更简单,可靠性更高。

目前正在累计基础实验数据,对材料应力等的耐久性实验结果也非常好。复合材料一般可以用作飞机和火箭的贮氢罐、对储存容器拒绝轻量化的汽车贮氢罐、燃料电池容器、移动液贮氢装置等。如果用在这种材料上,会增加贮氢部长每年储存时的气体泄漏,因此预计会制定不利于节约能源、环境负荷低的工程。

有机高分子材料树脂容易利用氢气,不需要用于贮氢罐材料。因此,业界仍在尝试公布的房间机密层等方法。铝具有保密性好的优点,但在复合材料界面上不存在容易破碎和其他质量问题。有机类气密性很低。

山综合研究于2004年8月宣布,以粘土的多数原料,在树脂中添加少量,开发出无污染、厚度均匀分布的粘土膜Claist。Claist是由厚度约1nm的粘土结晶精细分层制作而成的,是坚硬、耐热性好的机密材料。仍然使用CFRP开发氢气罐的九州工业大学和晋产工业高等专科学校已经开始研究这种氢气气密性物质,为了开发可回收型宇宙运输系统的液体氢气罐,双方已经开始对这种材料和CFRP的复合化进行合作研究。

合作研究将开发CFRP和粘土膜充电的方法,同时还将进行氢气利用试验和耐久性试验等多种特性试验。这次开发的复合材料在CFRP的半烧结板(Prepreg)上夹上粘土膜,使其冷却、冷却、分层。

各外部各堆叠三层CFRP半烧结板,其间夹上粘土膜,通过冷却冷却制成约1毫米厚的板材试验体。用0.7MPa氢的气相色谱分析对实验体的氢气密性进行了测试,结果显示氢气密性是以前公布的材料的100倍以上。这相当于在长度为5米、直径为1米、压力为5MPa的贮氢罐中,年出油量仅为0.01%。仔细观察复合材料的横截面,如果CFRP中包含的环氧树脂侵犯CFRP表面的缝隙,建议粘土膜层和CFRP层粘合。

材料的耐久性实验证实,刀柄反复1万次,或在-196C的极低温度下暴露100次,氢气气密性也会完全上升。该结果表明,这种物质有可能在低温和低压力条件下用于贮氢罐材料。

今后,研究人员将进一步进行普遍的性能评价实验,同时制作容器来验证其性能,研究各种用途的适用性。此次研究院包括日本产业技术综合研究所柔性化学工艺研究中心材料研究中心研究组组长吴雄、九州工业大学研究生院工程研究院机械智能工程研究系航天工程系教授美本浩1、晋产工业高等专科学校电子控制工程系副教授吴山圭一等。


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