Ultrastyva och starka kompositer för strukturer med komplex geometri

Forskningsprojekt, 2018 – 2019

Naturens konstruktionsmaterial är ofta överlägsna våra konstgjorda material. Som exempel är pärlemor nästan lika hårt som grundämnet kisel och avsevärt segare än någon keram. Pärlemor består av mycket tunna och styva kalciumkarbonatplattor. Plattorna är arrangerade i parallella lager. Lamellagren åtskiljs av lager av biopolymermatris. Kombinationen av styva, spröda och elastiska lager gör materialet starkt och spänstigt. I förstudien avser vi undersöka möjligheterna att utveckla en helt ny typ av kolfiberkomposit med tidigare omatchade mekaniska egenskaper genom att ta vår utgångspunkt i uppbyggnaden av pärlemor. Denna nya typ av komposit byggs upp av korta, tunna, tejper gjorda av ultra-högmodul kolfibrer. För att återskapa arkitekturen hos naturens konstruktionsmaterial så tänker vi oss att använda extremt tunna tejper bestående endast av tre till fyra kolfibrer i tjocklek. På detta sätt så kan vi packa våra styva, spröda, kolfibertejper tätt i materialet och uppnå exceptionella mekaniska egenskaper. I projektet kommer vi att utveckla metoder för att tillverka och demonstrera en kolfiberkomposit med styvhet liknande ståls, men med endast en femtedel av densiteten hos stål. Vi räknar också med att kunna göra laminat med mer än dubbla hållfastheten, och till lägre pris, än hos dagens kompositlaminat med denna teknik. Med tillgång till sådana kompositer så kommer vi att kunna göra avsevärt lättare strukturer för framtida bilar, flygplan och båtar och därigenom bidra till mer energieffektiva transporter.