В этом контексте проект RE-CELL работает над разработкой инновационного поколения суперконденсаторов и конструкционных батарей на основе переработанного углеродного волокна, способных накапливать энергию и одновременно являться частью конструкции самолета.

Инициатива, координируемая SOFITEC и включающая AIMPLAS, Технологический институт пластмасс и I2CON, предлагает кардинальное изменение в проектировании авиационных компонентов за счет использования многофункциональных материалов, сочетающих механические свойства и емкость хранения энергии.

Электрификация транспорта является ключом к сокращению выбросов CO₂, но в авиации она представляет значительные ограничения из-за веса батарей и их плотности энергии. RE-CELL решает эту проблему, разрабатывая конструкционные композиты, способные накапливать энергию, тем самым исключая независимые системы и оптимизируя общий вес самолета.

«Главная задача электрификации в авиации заключается не только в накоплении большего количества энергии, но и в том, чтобы делать это без увеличения веса. Конструкционные батареи позволяют именно это: компонент сам по себе выполняет двойную функцию — структурную и энергетическую», — объясняет Эстебан Кастро, инженер по исследованиям и разработкам в SOFITEC. Эти решения первоначально будут ориентированы на некритичные области применения, такие как системы освещения салона, закладывая основу для более широкой интеграции в будущем.

Одной из отличительных особенностей проекта является использование переработанного углеродного волокна в качестве основы для разработки этих новых материалов. Эта стратегия не только способствует сокращению отходов в секторах, интенсивно использующих композитные материалы, но и обеспечивает прогресс в направлении модели экономики замкнутого цикла в аэрокосмической отрасли.

«В RE-CELL мы ищем не только новые, более эффективные материалы, но и более экологичные. Мы работаем над тем, чтобы дать углеродному волокну вторую жизнь и превратить его в высокоценный ресурс для таких сложных применений, как аэрокосмическая отрасль», — подчеркивает Фернандо Рамос, исследователь в области устойчивой и будущей мобильности в AIMPLAS. С этой целью в рамках проекта разрабатываются передовые процессы переработки и обработки волокон, а также их интеграция в полимерные матрицы, способные одновременно обеспечивать структурные и электрохимические характеристики.

Проект направлен не только на разработку новых материалов, но и на решение основных научных проблем, которые до сих пор ограничивали практическое применение структурных батарей, таких как разработка функциональных твердых электролитов, изменчивость переработанных волокон и сложность комбинированного поведения механических и электрохимических свойств.

«Одним из главных достижений проекта является единое решение явлений, которые ранее изучались отдельно, таких как ионная проводимость и механическое поведение материала. Этот интегрированный подход является ключом к переходу к реальным приложениям», — говорит Флорин Арделеан, исследователь в области вычислительного моделирования и симуляции в I2CON. Для решения этих задач консорциум объединяет проектирование материалов, многофизическое моделирование и экспериментальную проверку, приближая эту технологию к промышленному применению.

Проверка на полномасштабном авиационном демонстрационном образце.
Проект завершится изготовлением и проверкой полномасштабного демонстрационного образца, интегрированного в компонент, связанный с шасси самолета. Этот шаг позволит протестировать поведение технологии в репрезентативных условиях и продвинуть ее дальнейшее промышленное внедрение. «Разработка реального демонстрационного образца необходима для проверки не только самого материала, но и его обработки и интеграции в аэрокосмическую промышленность», — подчеркивает Эстебан Кастро, инженер по исследованиям и разработкам в SOFITEC.

RE-CELL является частью программы государственно-частного сотрудничества 2023 года, финансируемой Испанским исследовательским агентством (AEI) и софинансируемой Европейским союзом. В рамках этой инициативы проект способствует разработке новых решений для аэрокосмических применений на основе переработанных материалов. AIMPLAS вносит в проект свой опыт в области переработки, разработки полимерных материалов и производства современных композитных материалов. Компания I2CON возглавляет разработку численных моделей для проектирования и оптимизации решения, а компания SOFITEC занимается промышленной проверкой.

Более подробная информация