日本TORAY發表3項材料與製程創新技術,包括「CFRP混合接合技術」、超輕量結構材料「TORAYCA CFRF」以及複合紡絲技術「NANODESIGN」,可望應用於航空航太、次世代移動載具、能源應用等市場。
在航空機結構材料領域,熱硬化性CFRP長期以來為主流材料,但隨著小型化與複雜構型零組件需求增加,具高產率與高成形自由度的熱塑性CFRP快速擴展應用。兩類材料在接合時常使用黏著劑接合與螺栓接合,在製程複雜度、可靠性、效率等方面均面臨瓶頸,因此TORAY開發全新CFRP混合熱熔接合技術。
此項技術透過在熱硬化性CFRP表面形成獨特的熱塑性樹脂熔接層,可直接以加熱方式實現金屬、熱硬化性CFRP、熱塑性CFRP的高速接合,接合強度高達30 MPa,接近一體成形的結構水準。實證結果顯示,接合強度超越既有黏著劑接合,接合時間也縮短至既有工法的3分之1以下,可大幅提升航空機製造效率,並減少螺栓使用量,達成減重與結構輕量化目標。今後TORAY將推動CFRP混合接合新技術在航太、移動載具、運動產業等領域的應用。
在結構材料方面,TORAY的「TORAYCA CFRF (Carbon Fiber Reinforced Foam)」為碳纖維三維網絡補強的多孔質複合材料,比重僅0.3,卻具有相當於纖維強化樹脂等級的彈性模數。實測顯示,在相同彎曲剛性條件下,相較於鋼材可減重約40%,較既有CFRP更可達80%的輕量化,適用於空中移動載具、汽車、運動器材等對於輕量化高度要求的應用領域。
在纖維技術領域,TORAY以「NANODESIGN複合紡絲技術」實現纖維成分與斷面設計的奈米級精密控制,成功開發業界最薄等級的「超極薄不織布」,最薄厚度僅3 µm,並具有均勻孔結構與低表面粗糙度。此項材料可作為次世代電池電解質支撐材,在維持離子通過性的同時,可兼顧電池能量密度與結構強度。