Asphaltene derived carbon fibre reinforced lightweight composites via additive manufacturing
通过增材制造沥青质衍生碳纤维增强轻质复合材料
基本信息
- 批准号:577379-2022
- 负责人:
- 金额:$ 3.64万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Alliance Grants
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
With ~180 billion barrels of bitumen reserves in Alberta, a considerable amount of asphaltenes (~15-20% by weight) are present within these bitumen. Asphaltenes, being highly carbon-rich low-value by-products, hold great promise to serve as a cheap feedstock for a wide variety of non-combustible, high-value products with diverse applications. Over the past two years, we have been developing a technology to produce high-value carbon fibres from low-value asphaltenes. Currently, we are able to produce asphaltene-derived carbon fibres with variable diameters ~7-20 µm, strength >1000 MPa, modulus >100 GPa and yield ~1000 meter/min. Building on this success, in this proposed project, we aim to exploit these asphaltene-derived CFs to produce low-cost and lightweight carbon fibre reinforced composites (CFRCs) using additive manufacturing (AM) approaches. The two primary objectives are to produce asphaltene-derived CFRCs using 3D printing techniques, as well as tailoring the physicochemical and mechanical properties of the carbon fibres and thermoplastic polymer matrix to achieve competitive mechanical and thermal performance. Moreover, our project will also focus on rigorous performance testing and developing first-of-its-kind prototype of the asphaltene-derived CFRCs. Successful implementation of this project will valorize low-value asphaltenes to produce lightweight composites using additive manufacturing at a significantly lower cost and greenhouse gas emissions versus incumbent polyacrylonitrile based carbon fibres with applications in various industries, including automotive, energy, and other lightweight applications (i.e., sports and recreation). Overall, the development of low-cost CFRCs from asphaltenes will generate new employment opportunities, protect Alberta's Oil Sands industries from declining fossil fuel demand, and increase investment in Alberta and Canada by fostering opportunities for collaboration and partnerships between the Oil Sands and the composite industries.
在阿尔伯塔有约1800亿桶的沥青储量,在这些沥青中存在大量的沥青质(约15- 20重量%)。沥青质是一种高含碳量的低价值副产品,具有很大的前景,可以作为各种不可燃、高价值产品的廉价原料,具有不同的应用。在过去的两年中,我们一直在开发一种技术,从低价值的沥青质中生产高价值的碳纤维。目前,我们能够生产直径约为7-20 µm、强度>1000 MPa、模量>100 GPa和产量约为1000米/分钟的沥青质衍生碳纤维。在此成功的基础上,在本项目中,我们的目标是利用这些沥青质衍生碳纤维,使用增材制造(AM)方法生产低成本和轻质碳纤维增强复合材料(CFRC)。两个主要目标是使用3D打印技术生产沥青质衍生的CFRC,以及定制碳纤维和热塑性聚合物基质的物理化学和机械性能,以实现具有竞争力的机械和热性能。此外,我们的项目还将专注于严格的性能测试和开发沥青质衍生CFRC的首个原型。 该项目的成功实施将使低价值沥青质增值,以使用增材制造以显著更低的成本和温室气体排放生产轻质复合材料,与现有聚丙烯腈基碳纤维相比,其应用于各种行业,包括汽车,能源和其他轻质应用(即,体育和娱乐)。总的来说,从沥青质中开发低成本的氟氯化碳将创造新的就业机会,保护阿尔伯塔的油砂工业免受化石燃料需求下降的影响,并通过促进油砂和复合材料工业之间的合作和伙伴关系的机会来增加阿尔伯塔和加拿大的投资。
项目成果
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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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