A espuma de poliuretano contendo grafeno da Ford reduz o ruído e o peso do carro

Notícias globais sobre poliuretano: a Ford Motor Company incorporou com sucesso o grafeno aos polióis para produzir um espuma de poliuretano (PU) que reduz o ruído do carro ao mesmo tempo que reduz o peso do carro.

Este material foi selecionado para o Prêmio de Inovação em Poliuretano 2021, concedido pelo Centro para a Indústria de Poliuretano (CPI) durante a Conferência de Tecnologia de Poliuretano.

O grafeno é uma forma de carbono com espessura de um átomo. É quase transparente, mas a densidade é tão alta que o hélio não consegue passar por ela.

Em 2004, quando dois cientistas da Universidade de Manchester descreveram como usaram uma fita comum para extrair esse material, isso se tornou atraente. Seu trabalho lhes rendeu o Prêmio Nobel de Física de 2010.

Menos de dez anos depois que os dois cientistas ganharam o prêmio, a Ford conseguiu incorporar o grafeno ao poliol.

Agora, esse tipo de espuma é usado em todos os veículos da Ford na América do Norte.

Incorporando grafeno em espuma

O especialista em desenvolvimento sustentável e tecnologia de materiais emergentes da Ford, Alper Kiziltas, disse que um dos maiores desafios no desenvolvimento de espuma é dispersar nanomateriais como o grafeno em polímeros viscosos e evitar que entrem em colapso durante o processo de mistura.

Kiziltas disse que a XG Science forneceu grafeno quimicamente compatível com poliuretano em quantidades suficientes e a um custo razoável. Eagle Industries, um moldador primário de poliuretano, participou do processamento da espuma.

Ele disse que os polióis contendo grafeno não podem ser processados ​​como aditivos normais. Para manter as características do grafeno, o material deve ser processado de forma diferente.

Kiziltas disse: "Além dos requisitos do processo de fabricação da Eagle, desenvolvemos um método exclusivo para combinar e dispersar grafeno e polióis de espuma."

Outro desafio para a Ford no desenvolvimento do poliuretano é conceitual. Para novos materiais, as pessoas geralmente pensam que se um aplicativo consumir mais materiais, terá um desempenho melhor.

Kiziltas disse que, ao contrário da intuição, a Ford começou a reduzir a concentração de grafeno nos polióis. À medida que a concentração diminui, o desempenho da espuma resultante é melhorado.

Ele disse que o grafeno agora responde por menos de 0,3% da espuma. "Obtivemos propriedades mecânicas, térmicas e físicas muito boas."

Kiziltas disse que formular poliuretano com grafeno é muito simples. Além de adicionar grafeno, quase não precisa de alterações.

Outros desafios são desafios típicos enfrentados por empresas ao introduzir novos materiais.

Um é o custo, porque os clientes são muito sensíveis aos preços. Kiziltas disse que a Ford deve garantir que o novo material de espuma pelo menos não afete os custos.

Além disso, como a espuma é um material novo, a Ford deve garantir que ela atenda ou exceda os requisitos de peças, disse Kiziltas.

Ele disse que em comparação com a espuma sem grafeno, a resistência à compressão e o módulo aumentaram cerca de 20%. A distorção de calor é aumentada em 30%. O coeficiente de absorção sonora aumentou 25%.

Ele disse que o peso das peças feitas com essa espuma deve ser mais de 10% mais leve.

Os fabricantes de automóveis estão ansiosos para reduzir o peso de seus veículos porque podem ir mais longe com um tanque de combustível, o que lhes permite emitir menos gás.

A Ford introduziu esta espuma em 2018 e é usada em peças como tampas de motor, tampas de bomba de combustível e tampas de tubo de combustível.

Essas tampas são limitadas aos motores de combustão interna. No entanto, a Ford vê o uso potencial dessa espuma em veículos elétricos (EV).

Acontece que o ruído branco do motor mascara o ronco e os guinchos na direção diária. Esses sons irritantes são mais pronunciados em veículos elétricos porque eles não têm motores de combustão interna.

Kiziltas disse que a espuma da Ford pode ser usada em revestimentos frontais, painéis de portas e sob tapetes para reduzir o ruído de veículos elétricos.

Ele disse que empresas de fora da indústria automotiva também estão perguntando sobre essa bolha.

Reimpressão de: Global Polyurethane News