南アラバマ大学、MHPと提携しNASA支援ZT-CFRPコンポジット技術を前進

南アラバマ大学（アトランタ）のクアン・ティン・シャオ教授グループは、ナノ粒子で強化されカーボンファイバーで補強された革新的なプラスチック・コンポジットZT-CFRPを開発しました。これは元々NASAの支援を受けたものです。米国立科学財団（NSF）の資金提供により、大学はこの先進コンポジット材料の潜在能力を最大限に引き出し、ZT-CFRPをより広い市場に迅速に投入するための研究パートナーシップを構築しました。

南アラバマ大学に加え、多様な分野から5社がパートナーシップに参加しています。MHP（米国ジョージア州アトランタ）、ポルシェ・モータースポーツ（米国カリフォルニア州）、USTマミヤ（米国テキサス州フォートワース）、ヘクセル（米国コネチカット州スタンフォード）、トーレイ・コンポジット・マテリアルズ・アメリカ（米国ワシントン州タコマ）。MHPは、大学と緊密に協力してZT-CFRPのロール・ツー・ロール生産プロセス設計を支援し、大量低コスト生産を可能にする重要な役割を果たすと報じられています。プロジェクトは2024年までにZT-CFRPを市場投入することを目指しています。

「我々の同僚、セバスチャン・キルムゼ博士が南アラバマ大学で博士論文を書き、その間にこの新しいエキサイティング・コンポジットの研究に関わっていました」と、MHPアメリカズ社長兼CEOのトビアス・ホフマイスター氏は説明します。「セバスチャンが2020年初頭にMHPに入社した際、この新技術について知らせてくれ、我々を巻き込みました。最初から、このコンポジット材料には相当なポテンシャルがあると確信しました。」

特定方向に配向したナノ粒子で強化され、カーボンファイバーで補強されたこのプラスチック・コンポジットは、同グループの他のコンポジット材料とは一線を画す多数の特性を持つとされています。カーボン・ナノファイバーが従来のカーボンファイバーの間にジグザグに配列され、機械的、電気的、熱的荷重がコンポジット内で全方向に分散されるファブリックを形成。これにより、材料の導電性（特にファイバー方向に直交する方向）が大幅に向上します。大学によると、これはZT-CFRPがアルミニウムより軽く、鋼鉄よりタフであるだけでなく、従来のカーボンファイバー強化プラスチック（CFRP）よりも衝撃損傷などの機械的力に対して著しく脆弱でないことを意味します。

ZT-CFRPは、プリプレグ・ロール形態と、従来のプリプレグ材料を最適化したり、機械的・熱的・電気的接続と耐久性を向上させて2材料を接着接合するための薄い樹脂フィルム形態の両方で提供されます。

ZT-CFRPは、自動車から宇宙、ゴルフなどのスポーツまで幅広い潜在的用途を開くとされています。「自動車では、乗員の高い安全性を確保しつつ、重量とエネルギー消費を削減しようと常に努めています」とセバスチャン・キルムゼ博士は説明します。「ZT-CFRPは、シャシーの材料としてアルミニウムに取って代わる可能性があります。これは従来のCFRPでは不可能でした、特に熱負荷が増大する部品では。」新コンポジットは宇宙船でも同様に使用可能です。また、ゴルフクラブもこの材料でより軽量かつ強力になると期待されています。キルムゼ博士はさらに、多機能特性により応用スペクトルが拡大し、パートナーとの協業で探求されると述べています。