Universiteit van Zuid-Alabama, MHP gaat onderzoekspartnerschap aan voor plastic composietmateriaal 

De groep van professor Kuang-Ting Hsiao aan de Universiteit van Zuid-Alabama (Atlanta) heeft onlangs ZT-CFRP ontwikkeld, een innovatief kunststofcomposiet verrijkt met nanodeeltjes en versterkt met koolstofvezels dat oorspronkelijk werd ondersteund door NASA. Gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation (NSF), heeft de universiteit een onderzoekspartnerschap opgezet om het potentieel van het geavanceerde composietmateriaal volledig te benutten en ervoor te zorgen dat ZT-CFRP snel op een bredere markt kan worden gebracht.

Naast de University of South Alabama zijn vijf bedrijven uit verschillende sectoren betrokken bij de samenwerking, waaronder MHP (Atlanta, Ga., VS), Porsche Motorsports (Calif., VS), UST Mamiya (Fort Worth, Texas , VS), Hexcel Corp. (Stamford, Conn., VS) en Toray Composite Materials America (Tacoma, Wash., VS). MHP zal naar verluidt een sleutelrol spelen in deze samenwerking door nauw samen te werken met de universiteit om het ontwerp van een roll-to-roll-productieproces voor ZT-CFRP te ondersteunen, waardoor grote hoeveelheden van het materiaal tegen lage kosten kunnen worden geproduceerd. Het project heeft tot doel ZT-CFRP tegen 2024 op de markt te brengen.

"Onze collega, Dr. Sebastian Kirmse, schreef zijn proefschrift aan de University of South Alabama en was gedurende deze tijd betrokken bij het onderzoek naar dit nieuwe, opwindende composiet", legt Tobias Hoffmeister, president en CEO van MHP Americas Inc. uit. " Toen Sebastian begin 2020 bij MHP kwam, heeft hij ons geïnformeerd over de nieuwe technologie en ons erbij betrokken. We waren er allemaal vanaf het begin van overtuigd dat het composietmateriaal een groot potentieel had.”

Het kunststof composiet, dat is verrijkt met specifiek georiënteerde nanodeeltjes en versterkt met koolstofvezels, zou een aantal eigenschappen hebben waardoor het zich onderscheidt van andere composietmaterialen in deze groep. Koolstofnanovezels worden in een zigzagformatie tussen de conventionele koolstofvezels geregen, waardoor een weefsel ontstaat waarin de mechanische, elektrische en thermische belastingen in alle richtingen binnen de composiet worden verdeeld, waardoor de geleidbaarheid van het materiaal aanzienlijk wordt verhoogd (vooral orthogonaal ten opzichte van de vezelrichting). De universiteit merkt op dat dit betekent dat ZT-CFRP niet alleen lichter is dan aluminium en taaier dan staal, maar ook aanzienlijk minder kwetsbaar is voor mechanische krachten, zoals impactschade, dan conventionele koolstofvezelversterkte kunststoffen (CFRP's).

ZT-CFRP zal beschikbaar zijn in de vorm van een prepreg-rol en als een dunne harsfilm die kan worden gebruikt om traditionele prepreg-materialen te optimaliseren of om twee materialen te hechten met een verbeterde mechanische, thermische en elektrische verbinding en duurzaamheid.

Van ZT-CFRP wordt ook gezegd dat het een breed scala aan potentiële toepassingen opent, van auto's tot ruimtevaart en sporten zoals golf. "Bij auto's proberen we bijvoorbeeld voortdurend een hoog niveau van veiligheid voor passagiers te garanderen, terwijl we tegelijkertijd streven naar vermindering van het gewicht en dus het energieverbruik", legt Dr. Sebastian Kirmse uit. “ZT-CFRP zou aluminium kunnen vervangen als het materiaal bij uitstek voor het chassis. Dit was niet mogelijk met conventionele koolstofvezelversterkte kunststoffen, vooral niet voor onderdelen die worden blootgesteld aan verhoogde thermische belasting.” De nieuwe composiet zou op een vergelijkbare manier ook in ruimtevaartuigen kunnen worden gebruikt. Daarnaast wordt verwacht dat golfclubs met het materiaal lichter en krachtiger zullen worden. Dr. Sebastian Kirmse stelt verder dat het materiaal vanwege zijn multifunctionele eigenschappen een uitgebreid spectrum aan mogelijke toepassingen met zich meebrengt, die tijdens het project in samenwerking met de partners zullen worden onderzocht.