Inżynieria za najlżejszym na świecie zegarem grafenowym

Anonim

W styczniu 2017 r. Zaprezentowano najlżejszy na świecie mechaniczny zegarek chronografowy w Genewie, w Szwajcarii, prezentujący innowacyjne opracowania kompozytowe za pomocą grafenu. Teraz opublikowano badania leżące u podstaw projektu. Unikalny, precyzyjnie zaprojektowany zegarek powstał w wyniku współpracy między University of Manchester, Richardem Mille Watches i McLaren Applied Technologies.

Zegarek RM 50-03 został wykonany przy użyciu unikalnego kompozytu zawierającego grafen do produkcji mocnego, ale lekkiego nowego futerału, w którym mieści się mechanizm zegarka, który ważył zaledwie 40 gramów łącznie z paskiem.

Współpraca była ćwiczeniem w zakresie doskonałości inżynieryjnej, badając metody prawidłowego wyrównania grafenu w kompozycie, aby w pełni wykorzystać właściwości dwuwymiarowych materiałów, najwyższych mechanicznych sztywności i wytrzymałości, jednocześnie negując potrzebę dodawania innych, ważniejszych materiałów.

Badania dotyczące tego wyjątkowego zegarka zostały opublikowane w czasopiśmie Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Prace były prowadzone przede wszystkim przez grupę naukowców z National Graphene Institute w University of Manchester.

Kierownik projektu, profesor Robert Young, powiedział: "W tej pracy, dzięki dodaniu do matrycy tylko niewielkiej ilości grafenu, właściwości mechaniczne wzmocnionego jednokierunkowo kompozytu z włókna węglowego zostały znacznie ulepszone.

"To może mieć przyszły wpływ na przemysł inżynierii precyzyjnej, w którym siła, sztywność i waga produktu są kluczowymi zagadnieniami, takimi jak lotnictwo i motoryzacja".

Niewielką ilość użytego grafenu dodano do kompozytu z włókna węglowego w celu poprawy sztywności i zmniejszenia ciężaru, wymagając użycia mniejszej ilości materiału. Ponieważ grafen ma wysoki poziom sztywności i wytrzymałości, jego zastosowanie jako wzmocnienia w kompozytach polimerowych wykazuje ogromny potencjał dalszego zwiększania właściwości mechanicznych kompozytów.

Końcowe wyniki uzyskano, dodając tylko 2 procentową wagę frakcji grafenu do żywicy epoksydowej. Otrzymany kompozyt z grafenem i włóknem węglowym poddano następnie analizie wytrzymałości na rozciąganie, a mechanizmy ujawniono głównie za pomocą spektroskopii Ramana i rentgenowskiego tomografu komputerowego.

Korzyści płynące z tego badania pokazują prostą metodę, którą można włączyć do istniejących procesów przemysłowych, umożliwiając przemysłowi inżynieryjnemu korzystanie z właściwości mechanicznych grafenu, takich jak produkcja skrzydeł samolotów lub praca na karoserii samochodów o wysokich osiągach.

Grupa badawcza odkryła, że ​​w porównaniu z próbką ekwiwalentu włókna węglowego dodanie grafenu znacznie poprawiło sztywność i wytrzymałość na rozciąganie. Stało się tak, gdy grafen został rozproszony przez materiał i ułożony w kierunku włókien.

Dr Zheling Li, pracownik naukowy Uniwersytetu w Manchesterze, powiedział: "W niniejszym badaniu przedstawiono sposób zwiększenia osiowej sztywności i wytrzymałości kompozytów za pomocą prostych konwencjonalnych metod przetwarzania i wyjaśnienia mechanizmów prowadzących do tego wzmocnienia".

Aurèle Vuilleumier, kierownik działu badań i rozwoju w Richard Mille, powiedział: "Ten projekt jest doskonałym przykładem transferu technologii z uniwersytetu do produktu Współpraca z McLaren Applied Technologies pozwala na szerokie rozpowszechnienie kompozytów wzmocnionych grafenem w branży. W rezultacie dla naszych klientów dostępne było światowe światło i silny zegarek: RM 50-03. "

Dr Broderick Coburn, starszy inżynier ds. Projektowania mechanicznego w McLaren Applied Technologies, powiedział: "Potencjał grafenu do poprawy właściwości strukturalnych kompozytów był znany i demonstrowany w skali laboratoryjnej od jakiegoś czasu. świetny przykład tych korzyści strukturalnych, które przechodzą do materiału prepregu, a następnie do rzeczywistego produktu. "

menu
menu