2月20日,日本三菱公司官網宣布將於2024年2月20日至22日在ISIEX 2024東京國際航天工業展覽會上展出公司先進產品,主要包括以下9款產品,下文中針對幾款碳纖維復合材料產品進行了詳細介紹。
耐高溫碳纖維增強復合材料
耐高溫碳纖維復合材料主要包括三種: C/C復合材料(碳纖維+碳基體)、碳纖維增強陶瓷基CMC復合材料(碳纖維+SiC基體)、碳纖維增強酚醛樹脂復合材料和片狀模塑膠(碳纖維+酚醛樹脂) 。

該型復合材料的典型優異特性包括:

C/C復合材料和碳陶復合材料主要用於剎車盤,而酚醛樹脂基CFRP主要用於手工和成型加工, 典型套用場景如下圖所示:
1500℃耐高溫陶瓷基復合材料
作為一種瀝青基碳纖維增強SiC復合材料,其目標套用主要為 航天器隔熱瓦的耐熱材料 。以下數據展示了這種復合材料在1500℃空氣中熱處理1小時前後強度和模量無退化。

熱處理前後復合材料截面的SEM結果如下圖(左:熱處理前,右:熱處理後)也未觀察到外觀的明顯變化(劣化)。

2200℃耐高溫陶瓷基復合材料
這款瀝青基碳纖維增強碳復合材料主要是用作 火箭噴管和衛星姿態控制推進器噴管的耐熱材料 。
目前,三菱公司正在與東京理科大學聯合開發CMC耐熱材料。透過對基材進行電弧加熱風洞測試後發現,厚度為8mm的瀝青基C/C復合材料的磨損量約為10% (0.8mm),後續計劃用Zr-Ti等合金浸漬以提高耐熱效能。

月球機器人YAOKI和氰酸酯樹脂
月球機器人 YAOKI機身、外殼采用碳纖維增強氰酸酯樹脂基復合材料 ,而YAOKI的輪胎則采用了PAI材料(超級工程塑膠/聚醯胺酰亞胺),此外YAOKI鏡片使用了抑制風化層粘連塗布劑。

而三菱公司#290型氰酸酯樹脂的主要特性如下表和圖所示:


柔性結構設計
三菱化學正在透過將設計技術融入公司在材料和成型專業知識方面的優勢,來幫助創造新產品。 柔性機構是一種透過材料的柔軟性實作運動的設計理念 。 透過用柔軟的一體式塑膠產品取代傳統組裝和制造的產品,可以產生各種優點,如提高效能和減輕重量 。
空間套用例項—YAOKI滾軸的改進 :通常, 為了提高抗沖擊性,透過增加壁厚以使其更堅固,或使用高強度金屬的設計 。然而, 在太空套用中,基於運輸成本考慮需嚴格減輕重量,使用樹脂的柔性設計技術可能是有效的 。在一個正在開發的小型月球車的例子中,公司成功地將施加在部件上的最大應力降低到撞擊時其原始值的1/8以下,同時將重量增加降至最低。

自由形狀註塑成型 :這是一種利用專用3D印表機的新型註塑技術。無法從模具中取出的復雜形狀可以由單件制成,強度與註塑成型相同。三菱集團公司擁有這項技術,使其能夠在一個單一整合的過程中開發從柔性結構設計到建模的產品。

Kyron™ ULTRA型碳纖維熱塑性單向預浸料
該型碳纖維復合材料中的 樹脂基體主要包括K70型PEI樹脂、K71型耐化學PEI樹脂,以及K42型PEEK樹脂 ,而 增強碳纖維主要包括標準模量/中模量PAN基碳纖維,以及超高模量瀝青基碳纖維 。


此外,公司還有一系列的成型零件,如平板和支架。L形支架充分利用了CFRTP的高強度和批次生產能力優異的特點,標準規格產品厚度1.5/2.2mm、長度為350/500mm。

PYROFIL™GDL(瓦斯擴散層)
Pyrofil™GDL是一種多功能電極材料,已針對聚合物電解質燃料電池(PEFC)和氧化還原液流電池(RFB)進行了最佳化。該材料的主要優點包括:

燃料電池套用場景如下所示:


氧化還原液流電池(RFB)套用場景如下所示:
