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再生碳纤维实现承重储能一体化!欧洲RE-CELL项目研发轻量化航空结构电池材料

一、项目核心:可储能、轻量化的航空复合材料研发

航空器减重、提升能源利用效率,是航空行业向可持续发展模式转型过程中两大核心难题。在此背景下,RE-CELL科研项目以回收碳纤维为原料,研发新一代超级电容器与结构电池复合材料。这类材料在储存电能的同时,可直接充当飞机机身结构件,一体实现承重与储能双重功能。

二、项目研发主体与技术核心逻辑

该研发项目由Sofite牵头统筹,AIMPLAS塑料技术中心、I2CON联合参与。项目创新推出多功能复合材料,材料同时具备机械承载性能与储能能力,彻底革新航空零部件传统设计思路。

交通电气化是减少二氧化碳排放的关键路径,但航空领域一直受电池自重、能量密度短板制约。RE-CELL项目针对性研发储能型结构复合材料,省去独立储能电池组件,从根本上降低航空器整体重量。

Sofite研发工程师埃斯特班·卡斯特罗解释道:“航空电气化最大的难点,不只是提升储电容量,更要在储能的同时不额外增加机身负重。结构电池完美解决这一痛点:单一零部件可同时承担结构支撑、电能储存两项作用。”

该技术初期将落地机舱照明等非核心机载设备,为后续全机型大范围应用打下基础。

封面图片来源:AIMPLAS

三、循环经济亮点:全部采用回收碳纤维

本项目一大特色,是选用回收碳纤维作为新材料的核心原料。该方案不仅能大幅减少复合材料产业固废,还能推动航空行业建立循环经济发展模式。

AIMPLAS可持续与未来移动出行领域研究员费尔南多·拉莫斯表示:“RE-CELL项目不止追求更高性能的新型材料,更注重材料可持续性。我们致力于让废弃碳纤维获得二次生命,转化为适配航空等高要求领域的高价值原料。”

为达成这一目标,项目同步研发先进碳纤维回收、处理工艺,将回收纤维融入高分子基体,让材料同时具备优异的结构力学性能与电化学储能能力。

项目不仅研发全新材料,还攻克了长期制约结构电池商业化落地的多项核心科学难题,包括功能性固态电解质开发、回收纤维性能稳定性控制、力学与电化学耦合复杂性能调控等。

I2CON计算建模仿真研究员弗洛林·阿尔代莱称:“该项目重大突破之一,是将以往分开研究的离子传导、材料力学特性等性能开展一体化协同研究。这套整合研究思路,是技术真正落地应用的核心关键。”

为攻克各类技术壁垒,项目团队结合材料设计、多物理场仿真模拟与实物实验验证,推动技术逐步走向工业化落地。

四、全尺寸航空样机实测验证

项目研发的最终环节,将制造一套全尺寸航空验证样机,样机集成至飞机起落架配套零部件。通过这套实体样机,可在真实航空工况下全面测评材料综合性能,为未来工业化量产铺平道路。

 

索菲特研发工程师埃斯特班·卡斯特罗着重强调:“搭建实体验证样机十分关键,不仅可以验证材料本身性能,还能测试材料加工工艺,以及材料在航空工业生产场景中的装配适配能力。”

 

RE-CELL项目归属2023年西班牙公私联合研发计划,资金由西班牙国家研究局(AEI)提供,欧盟配套联合资助。依托该项目,行业成功开发出基于回收碳纤维的新型航空配套材料体系。

各合作机构分工:AIMPLAS负责纤维回收、高分子基材开发、先进复合材料成型工艺;I2CON搭建数值仿真模型优化材料设计方案;SOFITEC主导全流程工业化落地验证工作。


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