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日本开发新型薄膜材料 窗户重量可减至目前1/10
发布:lee_9124   时间:2019/10/1 23:43:54   阅读:165 
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近日,日本中部大学的特任教授多贺康训开发出了一种可将汽车或建筑物的窗户重量减轻至十?#31181;?#19968;的薄膜材料。材料是含聚四氟乙烯(PTFE)等氟类树脂的氧化铈(Ceria,CeO2),通过弹射法在玻璃基板上形成膜后,将表面硬度提高至原来的约3倍。虽然目前还处于实验初期阶段,但通过塑料薄膜形成薄膜,可获得表面硬度几乎提高10倍的数据。

另外,如果将塑料表面的硬度提高到与成膜玻璃相同的程度,就可以发挥其比玻璃高出数十倍的冲击力,且?#35789;?#32771;虑到风的挠曲影响,?#26448;?#23558;窗户的厚度减至目前的五?#31181;?#19968;。而塑料的比重是玻璃的1/2左右,因此这些条件加在一起,玻璃的重量将减少到原来的1/10左右,还能实现大幅节约能源。

 
 
来源:中部大学

在目前,大部分汽车的车窗都使用了无机玻璃。一般汽车的车窗重量约占车身的5%。如果能将该窗的重量控制在大约十?#31181;?#19968;,就能对汽车电动化带来的车辆轻量化做出更大的贡献。

为了提高玻璃表面的硬度,业界正在进行在表面形成坚硬CeO2膜的研究。但由于CeO2坚硬且脆弱,存在大量因变形而产生裂缝的问题。此次多贺教授开发出了将含氟树脂PTFE混合5 ~ 15体积%的CeO2薄膜材料和成膜技术。通过混合PTFE,可将80%以上的紫外光遮蔽,并维持玻璃3倍的硬度,同时还具备柔软性,大幅?#32435;?#22240;弯曲产生的开?#36873;?在实验中,多贺教授利用氩离子溅射法在玻璃表面形成了厚?#20219;?00~200纳米的CeO2-PTFE膜,利用纳米压痕法(纳米压痕仪)测量的表面硬度由约6000N/mm2提高至约17000N/mm2。成膜后排水的特性(?#28010;?#24615;)很高,作为指标的水滴的接触角达到了90度以上。另外,可见光透射率高达80%以上,有害紫外光的遮蔽率高达80%以上,均超过了汽车车窗所要求的规格。

继玻璃后,多贺教授还开始了在塑料薄膜上成膜的实验。材料采用工程塑料聚碳酸酯(PC)和通用树脂聚对苯二甲酸乙二?#20943;ィ≒ET)。在这两种材料上分别进行成膜后,PC的硬度从大约180n /mm2提高到大约1600n /mm2,PET则从大约300n /mm2提高到大约1300n /mm2。还确认了由CeO2-PTFE膜制成的PC树脂完全?#25381;?#22240;汽车用耐候试验条件而引起的劣化。

虽然该膜硬度还?#25381;?#37319;用玻璃时那么高,但通过在塑料基板上使用表面硬化薄膜等,可以达到与无机玻璃同等的表面硬度。ceo2-ptfe膜的成膜温度约为100℃以下,低于塑料的耐?#20219;?#24230;,因?#23435;?#38656;担心母材的?#38405;?#38477;低。

此外,本次开发的高可见光透射率和紫外光遮蔽率的CeO2-PTFE膜不仅适用于汽车,还适用于建筑物的窗户。而多贺特任教授的研究主题也于最近被选为科学技术振兴机构(JST)的“最优开展研究成果支援计划(A-STEP)”。

预计在2019年10月至2023年3月,日本将会对该实验成果进行实用化相关研究。预计会与塑料、建材、汽车厂商联?#37073;?#24320;发轻量廉价的窗材量产技术。而为了提高生产效率,将考虑采用可在塑料薄膜表面形成连续成膜的卷对卷方式。
 


来源:膜链
 
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