日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所網(wǎng)站發(fā)布消息稱，該所材料研究小組的科學家近日成功研制出一種重量輕、密封性好、強度高、抗高低溫性優(yōu)異的新型材料，為氫氣能源的大規(guī)模開發(fā)應用鋪平了道路。
眾所周知，由于碳纖維材料具有重量輕，強度大的優(yōu)點，被廣泛應用于航空航天等各個行業(yè)，而在制造氫氣儲藏容器方面，人們也認為碳纖維是最合適的材料。但是，碳纖維是有機高分子的塑料材料，對氫氣的密封效果并不好，因此不能直接作為儲藏容器使用，必須要添加相應的密封層。一直以來，作為氫氣密封層使用的主要有鋁和有機材料兩種，鋁密封性好，但重量大，與碳纖維的黏合性也比較差；而有機材料由于密封性差，至今還沒有進入實用階段。
此次日本研究人員研制的這種新材料采用的夾層結構，正反兩面是各三層的碳纖維材料，而中間則是一層添加了少量樹脂材料的黏土膜。這種黏土膜本身也是由很多層只有一納米厚的黏土結晶細密地黏結而成，柔軟、耐熱性好，特別是對氫氣的密封性十分優(yōu)異。研究人員通過加壓加熱等手段將碳纖維材料和黏土膜黏接在一起，制出了這種厚約一毫米的三明治式的新材料。
研究人員使用七個氣壓的氣色層分離法對這種新材料進行測試，結果顯示，與過去所有的材料相比，該型材料對氫氣的密封性提高了一百多倍。這相當于用這種材料制成長5米，直徑一米，壓力50個氣壓的儲藏罐，而泄漏率每年只有0.01%。研究人員通過觀察該材料的橫截面發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過加熱加壓后，碳纖維層所含的樹脂材料已經(jīng)和黏土膜層緊密地黏合在一起，顯示出良好地黏合性。此外，該材料還經(jīng)過了10000次彎折扭曲的耐久性試驗和100次的-196℃耐超低溫試驗，結果顯示，試驗后該材料對氫氣的密封性能并沒有下降。
據(jù)研究人員稱，這種新材料除了可應用于制造氫氣汽車的燃料儲藏罐、燃料電池容器和便攜式液氫儲藏設備外，還可能用于制造下一代返回式航天系統(tǒng)的液氫燃料儲藏罐，因此有著廣泛的應用前景。
