Low density functional nano-composites
Project goals
Materials tend to be either structural or functional. Here we propose to combine both aspects using hierarchical polymer nano-composites (PNCs) foamed in-situ with environmentally benign supercritical CO2 directly in the deposition zone of the additive manufacturing nanotechnology (AMN). This breakthrough AMN will yield lightweight solids with multi length scale programmable hierarchical structure, customizable shapes and tunable mechanical response. By selection of polymers, nanoparticles, PNC composition, nanoparticle spatial organization, interfacial attraction, foaming process and AMN parameters, advanced low density materials will be fabricated exhibiting simultaneous enhancement of stiffness, strength, toughness and thermal stability. Selecting functional NPs will introduce additional functions such as electrical conductivity, super-hydrophobicity, reduced flammability, large scale self-healing, etc. Their application areas include impact protection of space structures, deep sea thermal insulation, integral car body panels, EMI shielding and low pressure hydrogen storage.
Keywords
functional nano-compositesgradient foamsmechanical robustnessnano-compositesmaterial printing
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 22 (SGA0201800001)
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Středoevropský technologický institut
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
18-17540S
Alternative language
Project name in Czech
Nízkohustotní funkční nanokompozity
Annotation in Czech
Materiály jsou konstrukční nebo funkční. V tomto projektu navrhujeme kombinaci obou aspektů použitím hierarchicakých polymerních nano-kompozitů (PNK) pěněných in-situ pomocí pro ŽP neškodného superkritického CO2 přímo v depoziční zóně aditivní výrobní nanotechnologie (AVN). Tato přelomová AVN poskytne lehké materiály s hierarchicakou strukturou programovatelnou na mnoha rozměrových škálách, komplexním tvarem a nastavitelnými mechanickými vlastnostmi. Výběrem polymerů, nanočástic, složením PNK, prostorovým uspořádáním nanočástic, mezipovrchovou adhezí, zpěňovacím procesem a parametry AVN mohou být vyrobeny pokročilé nízkohustotní materiály vykazující simultánní zvýšení tuhosti, pevnosti, houževnatosti a tepelné stability. Výběrem funkčních nanočástic vneseme další funkce jako je elektrická vodivost, super-hydrofobicita, snížená hořlavost, samohojení vlastních velkých defektů, atd. Jejich aplikační oblasti zahrnují ochranu kosmických konstrukcí proti rázům, tepelnou izolaci hlubinných mořských vrtů, integrální části automobilových karoserií, EMI stínění a nízkotlaké skladování vodíku.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
21001 - Nano-materials (production and properties)
OECD FORD - secondary branch
20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)
OECD FORD - another secondary branch
10404 - Polymer science
CD - Macromolecular chemistry
JI - Composite materials
JJ - Other materials
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2018
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
—
Latest support payment
Apr 24, 2020
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP22-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 22, 2022
Finance
Total approved costs
5,938 thou. CZK
Public financial support
4,740 thou. CZK
Other public sources
1,128 thou. CZK
Non public and foreign sources
70 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 938 CZK thou.
Public support
4 740 CZK thou.
79%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Nano-materials (production and properties)
Solution period
01. 01. 2018 - 31. 12. 2022