de.wedoany.com-Bericht: Die japanische Mitsubishi Chemical Corporation hat kürzlich zwei neue Kohlefaser-Prepreg-Produkte auf den Markt gebracht – Xlinktech™-HT (#375) und Xlinktech™-HS (#372), die darauf abzielen, den technischen Widerspruch zwischen Steifigkeit und Schlagzähigkeit bei hochmoduligen Kohlefaser-Verbundwerkstoffen zu lösen.
Bei der Verfolgung höherer Steifigkeit stehen Kohlefaser-Verbundwerkstoffe (CFK) vor dem Problem, dass mit zunehmendem Fasermodul das Material anfälliger für innere Schäden durch Stöße wird. Als Zwischenmaterial für CFK ist Kohlefaser-Prepreg ein halbfertiges Blatt, das durch Imprägnieren von Harz in Endlos-Kohlefasern hergestellt wird. Seine endgültigen Eigenschaften hängen von der Unterstützung der Fasern durch die Harzmatrix und der Effizienz der Spannungsübertragung an der Faser-Harz-Grenzfläche ab. Tatsächliche Versagensfälle zeigen, dass Schäden oft in der Harzregion oder durch Ablösung an der Faser-Harz-Grenzfläche beginnen, nicht durch Bruch der Kohlefaser selbst – ein Phänomen, das bei CFK mit hochelastischen Kohlefasern besonders ausgeprägt ist.
Hochmodulige Kohlefasern haben aufgrund ihrer hohen Zugmoduln und Dimensionsstabilität ein großes Anwendungspotenzial in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Satellitenstrukturen, Industrieroboter, Hochleistungsdrohnen und hochwertige Sportausrüstung. Aufgrund ihrer geringen Bruchdehnung neigen Verbundwerkstoffe jedoch bei äußeren Stößen zu Schäden wie Harzmatrixrissen, Grenzflächenablösung und interlaminarer Delamination, was die Gesamttragfähigkeit beeinträchtigt. Die Verbesserung der Schadenstoleranz bei gleichzeitiger Beibehaltung hoher Steifigkeit ist zu einem zentralen Schwerpunkt der CFK-Forschung und -Entwicklung geworden.
Mitsubishi Chemical gibt an, dass die Xlinktech-Serie eine eigenentwickelte Harzdesign-Technologie verwendet, die das Harzvernetzungsnetzwerk und die Faser-Harz-Grenzfläche auf molekularer Ebene optimiert, um die Schlagzähigkeit und Haltbarkeit der Verbundwerkstoffe zu verbessern, während die Steifigkeit der hochmoduligen Kohlefasern erhalten bleibt. Dabei konzentriert sich Xlinktech™-HT auf die Verbesserung der Zähigkeit, während Xlinktech™-HS auf die Gesamtfestigkeit und Schlagzähigkeit abzielt und so differenzierte Optionen für verschiedene Anwendungsszenarien bietet. Das Unternehmen hat mit der Musterauslieferung begonnen und wird die Produktanwendung basierend auf den Validierungsergebnissen der Kunden vorantreiben.
Die steigenden Anforderungen an leichte Hochleistungsmaterialien in Bereichen wie New-Energy-Fahrzeuge, fortschrittliche Luftfahrtausrüstung und industrielle Automatisierung treiben die Entwicklung von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen in Richtung hoher Festigkeit, Steifigkeit und Zuverlässigkeit. Die Optimierung des Harzsystems und des Grenzflächenzustands hat sich zu einem wichtigen technologischen Weg zur Verbesserung der Gesamtleistung von Verbundwerkstoffen entwickelt. Branchenexperten sind der Ansicht, dass dieser technologische Ansatz den Widerspruch zwischen Steifigkeit und Zähigkeit effektiver ausgleichen kann als die bloße Verbesserung der Kohlefasereigenschaften selbst.
Derzeit forschen mehrere Materialunternehmen in Bereichen wie hochzähen Harzen, thermoplastischen Harzsystemen, Grenzflächenmodifikation und Nanoverstärkung, um die Schlagfestigkeit und Lebensdauer von Verbundwerkstoffen zu verbessern. Mit der Einführung der Xlinktech-Serie hat Mitsubishi Chemical ein wichtiges Produktportfolio im Bereich der Hochleistungs-Kohlefaser-Verbundwerkstoff-Begleitmaterialien geschaffen. Mit dem Start der Musterauslieferung wird erwartet, dass die Serie in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Mobilität, Industrieausrüstung sowie Sport und Freizeit Anwendung findet.
Als Vertreter leichter Hochleistungsmaterialien werden die technologischen Fortschritte von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen tiefgreifende Auswirkungen auf mehrere High-End-Fertigungsbereiche haben. Die Einführung der Xlinktech-Serie von Mitsubishi Chemical bietet eine technische Lösung für den Widerspruch zwischen Steifigkeit und Zähigkeit hochmoduliger Kohlefasern.
