Nye metal-kulstofkompositter med overraskende egenskaber
Kompositmaterialer vinder stadig mere indpas i industriprodukter på bekostning af metaller. Ikke overraskende er det især transportmaterielindustrier såsom bil- og flyfabrikker, der har lagt i spidsen for denne trend med stærk fokus på øget materialestyrke og lavere vægt i deres produkter.
Pulvermetallurgisk fremstillede kulstofkompositter består fortrinsvis af metal som bindemiddel og kulstof som forstærkende element. Men dertil arbejder man på IFAM-instituttet med yderligere at kombinere med materialer som diamant, grafit, kulstofnanorør, grafen og fulleren med henblik på at give kompositterne nye egenskaber.
Fraunhofer skaber her kompositmaterialer med nye egenskaber ved hjælp af tilsætning af diamant, grafit, nanorør, grafen og fulleren, men nævner i artiklen ikke resultatet af tilsætning af grafen og fulleren.
Her skal man grundlæggende være opmærksom på, skriver Fraunhofer IFAM, at man med tilsætning af diamant opnår tredimensionale isotrope egenskaber, med grafit todimensionale og med kulstofnanorør endimensionale egenskaber (isotropiske materialer har samme fysiske egenskaber i flere retninger - eksempelvis egenskaber som brudstyrke og flydespænding).
Metal-diamantkompositter på metal/kulstof-basis kan eksempelvis bruges til passiv køling af diodelasere, men også til IGBT transistorer eller cpu’er. Tilsætningen af diamant i passende mængder reducerer den termiske udvidelseskoefficient samtidig med at den termiske ledeevne stiger.
I metal/grafit-kompositmaterialer bliver stoffet - på grund af fremstilling gennem aksialvarmpresning - todimensionalt orienteret. Men det væsentlige er, at man med grafittilsætning kan justere komposittens termiske ledeevne og udvidelseskoefficient samt dens lyddæmpende og tribologiske egenskaber. (Tribologi omhandler smøring og friktion, red.)
Metal/kulstofnanorør-kompositmaterialer baseret på Cu, AL eller Fe har fået en betydelig plads i forskningen hos Fraunhofer IFAM. Her har kulstofnanorørenes evne til ensartet dispergering (spredning) og fordeling i kompositmaterialer en særlig interesse. Ved siden af blandt andet indre egenskaber som termisk og elektrisk ledende egenskaber har kompositten fremragende styrkeegenskaber takket være det tilførte nanorørmateriale. Ved tilførsel af kun 3,5 volumenprocent kulstofnanorør i kompositvarianten med eksempelvis kobber kan flydespændingen øges med 200 procent og brudstyrken med 125 procent i forhold til kobbermetallets nominelle styrke. Materialet der fremstilles blandt andet under varmpresning kan få en materialetæthed på 90 procent og kan formgives eksempelvis ved strengpresning til stænger eller tråd.emme
Kilde: Das Industriemagazin 2012
