p O Graphene Flagship reuniu importantes pesquisadores e empresas europeias para discutir as formas mais inovadoras de o grafeno melhorar os compósitos usados ​​na indústria aeroespacial, indústrias automotivas e de energia. A equipe multidisciplinar envolveu pesquisadores de instituições acadêmicas, empresas comerciais como a Graphene Flagship Partners Nanesa e Avanzare, e grandes indústrias de usuários finais de transporte, como Graphene Flagship Partners Airbus e Fiat. Eles mostraram que a integração de grafeno e materiais relacionados (GRMs) em compósitos reforçados com fibra (FRCs) tem grande potencial para melhorar o peso e a resistência, e ajuda a superar os gargalos que limitam as aplicações desses compostos em aviões, carros, turbinas eólicas e muito mais. Hoje em dia, a indústria de transporte é responsável por quase um terço da demanda global de energia, e é a principal fonte de poluição e emissões de gases de efeito estufa nas áreas urbanas. Os cientistas do Graphene Flagship estão, portanto, continuamente tentando desenvolver novos materiais para reduzir o uso de combustível e CO ₂ emissões, ajudando a mitigar os danos ambientais e as mudanças climáticas. p Compósitos integrados com grafeno são um exemplo de materiais mais leves com grande potencial para uso em estruturas de veículos. Eles são construídos através da introdução de folhas de grafeno, alguns bilionésimos de metro de espessura, em compósitos de fibra hierárquica como nanoaditivos. Compostos de fibra hierárquica são um tipo de material composto no qual componentes de diferentes tamanhos são combinados de forma controlada para melhorar significativamente as propriedades mecânicas. Eles normalmente consistem em fibras de carbono micro ou mesoscópicas, alguns milionésimos de metro de espessura, ligado a uma matriz de polímero, e eles já são usados ​​como materiais de construção para fazer veículos de todas as formas e tamanhos.

p A alta proporção do grafeno, alta flexibilidade e resistência mecânica permitem aumentar a resistência dos pontos fracos desses compósitos, como na interface entre dois componentes diferentes. Sua superfície química ajustável também significa que as interações com a fibra de carbono e a matriz polimérica podem ser ajustadas conforme necessário. A fibra, matriz de polímero e camadas de grafeno trabalham juntas para distribuir o estresse mecânico, resultando em um material com resistência aprimorada e outras propriedades benéficas.

p Existem muitos desafios a serem considerados. Por exemplo, aviões experimentam mudanças de temperatura entre 20 ° C e -40 ° C toda vez que decolam e pousam, com grandes diferenças de pressão e umidade. Os compósitos integrados com grafeno, portanto, precisam resistir à condensação de água e até mesmo ao congelamento dentro da fuselagem. Eles também precisam resistir a quedas de raios, que acontecem várias vezes por mês, portanto, as propriedades condutoras do grafeno devem ser aproveitadas para criar uma estrutura eletricamente condutiva que resista aos impulsos eletromagnéticos. Nos carros, novos materiais estruturais devem ser capazes de resistir a testes de colisão e ser leves o suficiente para garantir a eficiência do combustível. Os pesquisadores da Graphene Flagship também estão investigando materiais condutores para substituir os circuitos nos painéis dos carros.

p Pesquisadores e usuários finais se reúnem

p Parceiros do Graphene Flagship na Queen Mary University e no National Graphene Institute, REINO UNIDO, FORTH-Hellas, Grécia, CNR, Itália, e a Chalmers University of Technology, Suécia, colaborou com pesquisadores da Universidade de Torino, a Universidade de Trento e KET-LAB, Itália, e a Universidade de Patras, Grécia, para fornecer perspectivas da comunidade de pesquisa. Eles trabalharam com cientistas nas empresas parceiras da Graphene Flagship Nanesa, Itália, e Avanzare, Espanha, para revisar a viabilidade tecnológica de FRCs com incorporação de grafeno.

p Francesco Bertocchi, co-autor do artigo e presidente da Nanesa, acredita que os FRCs incorporados ao grafeno são de fato viáveis ​​para o projeto de veículos, e criou novos compostos com muitas propriedades essenciais para as indústrias de transporte. "Graças ao Graphene Flagship, Nanesa trabalhou em estreita sinergia com muitos parceiros para criar muitos protótipos diferentes. Isso inclui propriedades como retardamento de chama, barreira de absorção de vapor de água, alta condutividade elétrica e térmica, e blindagem EMI. Também integramos sistemas termo-resistivos para degelo e anti-gelo, " ele diz.

p Parceiros emblemáticos do Graphene, Airbus e Fiat-Chrysler Automobiles, líderes mundiais nas indústrias aeroespacial e automotiva, avaliou o impacto de FRCs com incorporação de grafeno nas indústrias aeroespacial e automotiva e avaliou sua viabilidade comercial.

p Tamara Blanco-Varela, coautor e engenheiro de materiais e processos da Airbus, explica que a Airbus está trabalhando muito para tornar esses materiais viáveis ​​para uso em novos modelos de aeronaves. "Todos nós sabemos que o setor aeronáutico é muito desafiador para a introdução de novos materiais ou tecnologias. A Airbus está empenhada em fazer com que os materiais relacionados ao grafeno voem o mais rápido possível, e uma abordagem passo a passo está sendo configurada, ", diz ela. Ao selecionar aplicativos de 'ganho rápido' com benefícios imediatos para a indústria aeroespacial, ela antecipa que os FRCs integrados com grafeno chegarão ao mercado em breve.

p “Um exemplo é o uso desses materiais para fins anti-degelo e anti-gelo em aviões, para o qual a Airbus estará liderando atividades visando a exploração comercial desta tecnologia. Esperamos que ele atinja um alto nível de maturidade, com uma meta de nível de prontidão entre cinco e seis, Nos próximos anos."

p Brunetto Martorana, co-autor e pesquisador da Graphene Flagship partner Fiat-Chrysler Automobiles, acrescenta:"As propriedades estruturais interessantes do grafeno abriram uma janela interessante para projetar novos compostos leves." Ele explica que os novos materiais compostos leves não precisam necessariamente ter menos resistência e apresentar problemas de segurança. "Novas abordagens devem ser encontradas para aumentar a 'resistência ao choque' dos compostos - e os compostos de grafeno podem ser capazes de preencher essa função, "ele continua. A Fiat-Chrysler Automobiles agora se comprometeu com a comercialização de novos materiais compósitos, e estará liderando uma nova iniciativa para levar essa tecnologia ao mercado. "

p Uma perspectiva edificante

p "O Graphene Flagship fornece um estável, Claro, parceria duradoura para diferentes parceiros trabalharem juntos. Todos eles começaram sua colaboração como parte de nosso Pacote de Trabalho de Compósitos, "comenta Vincenzo Palermo, Vice-diretor da Graphene Flagship e principal autor do artigo. "O Graphene Flagship estimula todos os parceiros a ter interações frequentes, com reuniões regulares, como neste caso, parceiros que começaram a trabalhar com grafeno com diferentes motivações se reuniram para enfrentar desafios comuns, " ele diz.

p Galiotis, líder do pacote de trabalho de compostos da Graphene Flagship, expressa que esta colaboração foi altamente valiosa. "Esta é uma revisão abrangente do trabalho realizado na Nave Grafeno, e em outro lugar, para confirmar que a adição de GRMs oferece benefícios para muitas aplicações no setor aeroespacial, automotivo, indústrias de energia e lazer. "Galiotis expressa particular interesse na análise da revisão das melhores maneiras de processar GRMs em compósitos, o efeito disso no desempenho geral da composição, e os desafios que os cientistas enfrentam na busca por compósitos de alto desempenho. "Geral, Acho que este é um artigo de revisão oportuno para o campo de compósitos, que deve ser lido com interesse por todas as partes envolvidas no desenvolvimento e uso de compostos, "conclui.

p Andrea C. Ferrari, Diretor de Ciência e Tecnologia da Nave Grafeno e Presidente de seu Painel de Gestão, comentários:"Este artigo mostra a liderança de grandes e pequenas empresas, todos os parceiros do Graphene Flagship, em levar os compósitos de grafeno ao mercado nos próximos anos. Isso mostra mais uma vez o progresso constante da Flagship do Graphene ao longo de seu roteiro de tecnologia e inovação. "