포드의 그래핀 함유 폴리우레탄 폼으로 자동차 소음과 무게 감소
글로벌 폴리우레탄 뉴스: Ford Motor Company는 그래핀을 폴리올에 성공적으로 통합하여 폴리우레탄(PU) 폼 자동차 소음을 줄이는 동시에 자동차의 무게를 줄이는 것입니다.
이 소재는 폴리우레탄 기술 컨퍼런스에서 폴리우레탄 산업 센터(CPI)가 수여한 2021년 폴리우레탄 혁신상 최종 후보에 올랐습니다.
그래핀은 원자 1개 두께의 탄소 형태입니다. 거의 투명하지만 밀도가 너무 높아 헬륨이 통과할 수 없습니다.
2004년 맨체스터 대학의 두 과학자가 일반 테이프를 사용하여 이 물질을 추출하는 방법을 설명했을 때 설득력이 생겼습니다. 그들의 연구는 2010년 노벨 물리학상을 수상했습니다.
두 과학자가 상을 받은 지 10년도 채 되지 않아 포드는 그래핀을 폴리올에 통합할 수 있었습니다.
이제 이러한 종류의 폼은 포드의 모든 북미 차량에 사용됩니다.
그래핀을 거품에 통합
Ford의 지속 가능한 개발 및 신흥 재료 기술 전문가인 Alper Kiziltas는 발포체 개발의 가장 큰 과제 중 하나는 그래핀과 같은 나노 재료를 점성 폴리머로 분산시키고 혼합 과정에서 붕괴를 방지하는 것이라고 말했습니다.
Kiziltas는 XG Science가 충분한 양과 합리적인 비용으로 폴리우레탄과 화학적으로 호환되는 그래핀을 제공했다고 말했습니다. 발포 가공에는 폴리우레탄 1차 성형업체인 Eagle Industries가 참여했습니다.
그는 그래핀을 함유한 폴리올은 일반 첨가제처럼 가공할 수 없다고 말했다. 그래핀의 특성을 유지하기 위해서는 소재를 다르게 가공해야 합니다.
Kiziltas는 "Eagle" 제조 공정의 요구 사항 외에도 그래핀과 발포 폴리올을 결합하고 분산시키는 고유한 방법을 개발했다고 말했습니다.
폴리우레탄 개발에서 Ford의 또 다른 과제는 개념적입니다. 새로운 재료의 경우 사람들은 일반적으로 응용 프로그램이 더 많은 재료를 사용하면 더 나은 성능을 얻을 것이라고 생각합니다.
Kiziltas는 직관과 달리 포드가 폴리올에서 그래핀 농도를 줄이기 시작했다고 말했다. 농도가 감소함에 따라 생성된 발포체의 성능이 향상됩니다.
그는 현재 그래핀이 거품의 0.3% 미만을 차지한다고 말했다. "우리는 매우 우수한 기계적, 열적 및 물리적 특성을 얻었습니다."
Kiziltas는 그래핀으로 폴리우레탄을 만드는 것은 매우 간단하다고 말했습니다. 그래핀을 추가하는 것 외에 변경이 거의 필요하지 않습니다.
다른 과제는 기업이 신소재를 도입할 때 직면하는 일반적인 과제입니다.
고객이 가격에 매우 민감하기 때문에 하나는 비용입니다. Kiziltas는 Ford가 새로운 폼 소재가 최소한 비용에 영향을 미치지 않도록 해야 한다고 말했습니다.
또한 폼은 신소재이기 때문에 Ford는 부품 요구 사항을 충족하거나 초과할 수 있는지 확인해야 한다고 Kiziltas는 말했습니다.
그래핀이 없는 폼에 비해 압축강도와 모듈러스가 약 20% 증가했다고 그는 말했다. 열 변형이 30% 증가합니다. 흡음 계수가 25% 증가했습니다.
그는 이 폼으로 만든 부품의 무게가 10% 이상 가벼워야 한다고 말했습니다.
자동차 제조업체는 연료 탱크에서 더 멀리 갈 수 있고 가스를 덜 배출할 수 있기 때문에 차량의 무게를 줄이는 데 열심입니다.
포드는 2018년 이 폼을 도입했으며 엔진 커버, 연료 펌프 커버, 연료 파이프 커버 등의 부품에 사용된다.
이 덮개는 내연 기관으로 제한됩니다. 그러나 Ford는 전기 자동차(EV)에서 이 발포체의 잠재적인 사용을 보고 있습니다.
엔진의 백색소음이 일상적인 주행에서 웅웅거리는 소리와 삐걱거리는 소리를 가려주는 것으로 밝혀졌다. 이러한 성가신 소리는 내연 기관이 없기 때문에 전기 자동차에서 더 두드러집니다.
Kiziltas는 Ford의 폼이 전기 자동차의 소음을 줄이기 위해 전면 라이닝, 도어 패널 및 카펫 아래에 사용될 수 있다고 말했습니다.
그는 자동차 산업 외부의 기업들도 이 거품에 대해 묻고 있다고 말했습니다.
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