<div><img src="//mc.yandex.ru/watch/24962684" style="position:absolute; left:-9999px;" alt="" /></div>

Журнал «Graphene»: Графеновые нанотрубки для облегченных и энергоэффективных электромобилей

IAA_5004 — копия.jpg

Более чем вековое господство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания близится к концу. Человечество готовится пересесть на электротранспорт. Автомобильная промышленность остро нуждается в более легких функциональных материалах и новых системах аккумулирования энергии. В ходе Съезда представителей индустрии Naanoaugmented materials, прошедшего в 2019 году в Киото (NAUM’19), 450 экспертов из 31 страны обсуждали, как одностенные углеродные нанотрубки могут помочь в решении этих задач и дать старт разработке принципиально новых материалов и продуктов.

«Автомобильная отрасль стоит на пороге серьезных перемен. Одностенные углеродные нанотрубки можно с успехом использовать для достижения этих амбициозных целей», — отметил Ивица Коларич, руководитель подразделения Fraunhofer IPA, в ходе обсуждения будущего транспортной отрасли и роли графеновых нанотрубок (или одностенных углеродных нанотрубок), в его развитии. Роб Томпсон, директор по материалам компании Arrival, поддерживает это мнение: «Необходимо переходить на электрическую трансмиссию, и одностенные углеродные нанотрубки могут помочь нам в этом. На основе нанотрубок можно создавать высокотехнологичные, прочные и пригодные для вторичной переработки материалы».

Mikhail Predtechenskiy, OCSiAl — копия.jpg

Что же препятствует росту продаж электромобилей? «На данный момент — высокая стоимость электромобилей и их низкая энергоэффективность, ввиду низкой скорости заряда аккумуляторов и ограниченного расстояния, которое можно проехать на одном заряде, — говорит Михаил Предтеченский, научный руководитель компании OCSiAl. — С помощью графеновых нанотрубок вполне возможно снизить цену электромобилей на 30% – до уровня обычного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Использование нанотрубок позволяет усовершенствовать аккумуляторный блок, уменьшить массу кузова и снизить сопротивление шин качению».

На сегодняшний день 60% материалов, используемых для производства автомобилей, составляет сталь. Каким образом мы могли бы заменить ее более легкими и дешевыми полимерами, которые к тому же дают бóльшую свободу в области дизайна? Вот что говорит об этом Мартин Вильдеманн, старший консультант группы компаний LEHVOSS: «Я думаю, что применение одностенных углеродных нанотрубок в автомобилестроении начнется именно с кузова автомобиля — это открывает большой потенциал для его улучшения, а также для снижения его массы. У инженеров есть множество возможностей для разработки совершенно новых материалов и превращения автомобиля в целом в более интеллектуальный продукт».  «Мы производим алюминий, армированный нанотрубками, для премиального сегмента OEM-продуктов», — отмечает Ивица Коларич. Более того, благодаря одностенным нанотрубкам институт Fraunhofer преврати более 16 квадратных метров поверхности автомобиля в сенсорную панель, наделив его сетевыми возможностями и позволив его владельцу по желанию менять цвет автомобиля.

По словам Максима Предтеченского, руководителя подразделения цифровых технологий UJET, разработчики электроскутера UJET уже совершили такой рывок в обеспечении мобильности, о котором многие только мечтают. «UJET — самый легкий электроскутер в мире. Мы гордимся таким беспрецедентным результатом и намерены сделать UJET еще легче с помощью нанотрубок TUBALL от компании OCSiAl. Еще один пример — наши шины, модифицированные с использованием TUBALL. Это лучшие в мире шины в своем классе: они обеспечивают до 30% более качественное сцепление с мокрым дорожным покрытием и обладают наименьшей массой среди всех аналогичных шин, представленных на рынке».

Жан-Николя Эльт, ведущий специалист OCSiAl по разработке продуктов и поддержке клиентов, отметил: «Снижение массы автомобиля и энергоэффективность, безусловно, важны, но приоритетным направлением для нас должны быть инновационные разработки, связанные с шинами, поскольку на шины приходится 30% от общего энергопотребления транспортного средства». Он добавил, что применение графеновых нанотрубок создает условия для третьей крупной революции в производстве шин после изобретения радиальной конструкции шин и технологии использования силики. Это связано с тем, что графеновые нанотрубки улучшают все ключевые рабочие характеристики шин одновременно, чего не удавалось добиться с помощью любого другого аддитива. «Нанотрубки TUBALL улучшают общие эксплуатационные характеристики, повышают стойкость к истиранию, что продлевает срок эксплуатации шин. Они обеспечивают значительно более качественное сцепление с мокрым дорожным покрытием, тем самым повышая безопасность, обладают превосходной электропроводностью, что повышает защиту оборудования, а также позволяют уникальным образом снизить сопротивление качению, уменьшая энергопотребление и объем выбросов автомобиля», — поясняет Жан-Николя Эльт.

Однако наиболее быстрого прогресса графеновые нанотрубки помогают добиться в разработке аккумуляторов нового поколения, снимая ограничения, связанные с плотностью энергии. С их помощью удалось создать аккумуляторы с кремниевыми анодами, обладающие высокой энергоемкостью (300 Вт·ч/кг) и длительным сроком службы. Цзянь Линь, вице-президент компании Shenzhen BAK Power Battery, отмечает: «Одностенные углеродные нанотрубки находят широкое применение при изготовлении катодов и анодов. Мы хорошо освоили эту технологию, и даже с очень небольшим количеством нанотрубок нам удается существенно повысить общую энергоемкость кремниевых анодов». На китайском рынке уже появились первые электромобили серийного производства с литий-ионными аккумуляторами, улучшенными с помощью графеновых нанотрубок TUBALL.

Источник: Журнал Graphene