University of South Alabama, MHP s'engagent dans un partenariat de recherche pour un matériau composite plastique 

Le groupe du professeur Kuang-Ting Hsiao à l'Université du Sud de l'Alabama (Atlanta) a récemment développé le ZT-CFRP, un composite plastique innovant enrichi de nanoparticules et renforcé de fibres de carbone qui a été initialement soutenu par la NASA. Financée par la National Science Foundation (NSF) des États-Unis, l'université a mis en place un partenariat de recherche afin d'exploiter pleinement le potentiel offert par le matériau composite avancé et de garantir que le ZT-CFRP puisse être rapidement commercialisé sur un marché plus large.

En plus de l'Université du Sud de l'Alabama, cinq entreprises de divers secteurs ont été impliquées dans le partenariat, notamment MHP (Atlanta, Géorgie, États-Unis), Porsche Motorsports (Californie, États-Unis), UST Mamiya (Fort Worth, Texas , États-Unis), Hexcel Corp. (Stamford, Connecticut, États-Unis) et Toray Composite Materials America (Tacoma, Washington, États-Unis). MHP jouera un rôle clé dans cette collaboration en travaillant en étroite collaboration avec l'université pour soutenir la conception d'un processus de production roll-to-roll pour le ZT-CFRP, qui permettra de produire de grandes quantités de matériau à faible coût. Le projet vise à commercialiser le ZT-CFRP d'ici 2024.

« Notre collègue, le Dr Sebastian Kirmse, a rédigé sa thèse à l'Université du Sud de l'Alabama et, pendant ce temps, a participé à la recherche de ce nouveau composite passionnant », explique Tobias Hoffmeister, président et chef de la direction de MHP Americas Inc. « Lorsque Sebastian a rejoint MHP début 2020, il nous a informés de la nouvelle technologie et nous a impliqués. Nous étions tous convaincus dès le départ que le matériau composite avait un potentiel considérable. »

Le composite plastique, qui est enrichi de nanoparticules spécifiquement orientées et renforcé de fibres de carbone, aurait un certain nombre de propriétés qui le distinguent des autres matériaux composites de ce groupe. Les nanofibres de carbone sont enfilées entre les fibres de carbone conventionnelles dans une formation en zigzag, produisant un tissu dans lequel les charges mécaniques, électriques et thermiques sont réparties dans toutes les directions au sein du composite, augmentant considérablement la conductivité du matériau (en particulier orthogonale à la direction des fibres). L'université note que cela signifie que le ZT-CFRP est non seulement plus léger que l'aluminium et plus résistant que l'acier, mais qu'il est également beaucoup moins vulnérable aux forces mécaniques, telles que les dommages causés par les chocs, que les plastiques conventionnels renforcés de fibres de carbone (CFRP).

Le ZT-CFRP sera disponible à la fois sous la forme d'un rouleau de préimprégné et d'un film de résine mince qui peut être utilisé pour optimiser les matériaux préimprégnés traditionnels ou pour assembler par adhésif deux matériaux avec une connexion et une durabilité mécaniques, thermiques et électriques améliorées.

Le ZT-CFRP ouvrirait également un large éventail d'applications potentielles, de l'automobile à l'espace, en passant par les sports comme le golf. « Avec les voitures, par exemple, nous essayons constamment de garantir un haut niveau de sécurité pour les passagers, tout en nous efforçant de réduire le poids et donc la consommation d'énergie », explique le Dr Sebastian Kirmse. « Le ZT-CFRP pourrait remplacer l'aluminium comme matériau de choix pour le châssis. Cela n'était pas possible avec les plastiques conventionnels renforcés de fibres de carbone, en particulier pour les pièces exposées à une charge thermique accrue. Le nouveau composite pourrait également être utilisé de manière similaire dans les engins spatiaux. De plus, les clubs de golf devraient devenir plus légers et plus puissants avec ce matériau. Le Dr Sebastian Kirmse déclare en outre qu'en raison de ses propriétés multifonctionnelles, le matériau comporte un éventail élargi d'applications possibles, qui seront explorées au cours du projet en collaboration avec les partenaires.