福特汽車公司已成功地將石墨烯融入多元醇中，生產出一種聚氨酯（PU）泡沫，在降低汽車噪音的同時也減輕了汽車的重量。
這種材料入圍了2021年聚氨酯創新獎，該獎項由聚氨酯工業中心（CPI）在聚氨酯技術會議期間頒發。
石墨烯是碳的一種形式，其厚度為一個原子。它幾乎是透明的，但密度很高，氦氣無法穿過它。
2004年，當曼徹斯特大學的兩位科學家描述他們如何通過使用普通的膠布來提取這種材料時，它就變得引人注目了。他們的工作為他們贏得了2010年的諾貝爾物理學獎。
在這兩位科學家獲獎后不到十年，福特公司就能夠將石墨烯納入多元醇中。
現在，這種泡沫被用于福特公司的所有北美車輛中。
將石墨烯融入泡沫塑料
福特公司可持續發展和新興材料技術專家Alper Kiziltas說，開發泡沫的最大挑戰之一是將石墨烯這樣的納米材料分散到粘稠的聚合物中，并保持其在混合過程中不坍塌。
Kiziltas說，XG科學公司提供了與聚氨酯化學兼容的石墨烯，而且數量充足，成本合理。一級聚氨酯成型商Eagle Industries參與了泡沫的加工。
他說，含有石墨烯的多元醇不能像一般的添加劑那樣加工。為了保持石墨烯的特性，必須對材料進行不同的加工。
Kiziltas說：“再加上Eagle公司制造工藝的需要，我們開發了一種獨特的方法，將石墨烯與泡沫的多元醇結合并分散開來。”
福特公司開發聚氨酯的另一個挑戰是概念上的。對于新材料，人們通常認為，如果一種應用消耗更多的材料，它將獲得更好的性能。
Kiziltas說，與直覺相反的是，福特公司開始降低石墨烯在多元醇中的濃度。隨著濃度的降低，所產生的泡沫的性能得到了改善。
他說，石墨烯現在占泡沫的比例不到0.3%。“我們得到了非常好的機械、熱和物理性能。”
Kiziltas說，用石墨烯配制聚氨酯是非常簡單的。除了添加石墨烯之外，它幾乎不需要任何改變。
其他挑戰是公司引進新材料時面臨的典型挑戰。
一個是成本，因為客戶對價格很敏感。Kiziltas說，福特公司必須確保新的泡沫材料至少不影響成本。
另外，由于泡沫是一種新材料，福特必須確保它能滿足或超過零件的要求，Kiziltas說。
他說，與沒有石墨烯的泡沫相比，壓縮強度和模量增加了約20%。熱變形提高了30%。吸音系數增加了25%。
他說，用這種泡沫制成的部件的重量要輕10%以上。
汽車生產商急于減少他們的車輛重量，因為他們在一箱燃料上可以走得更遠，使他們能夠排放更少的氣體。
福特在2018年推出了這種泡沫，它被用于發動機蓋、油泵蓋和燃油管道蓋等部件。
這些蓋子僅限于內燃機。然而，福特看到了這種泡沫在電動汽車（EV）中的潛在用途。
事實證明，發動機的白噪聲掩蓋了日常駕駛中的隆隆聲和吱吱聲。這些惱人的聲音在電動汽車中更加明顯，因為它們沒有內燃機。
Kiziltas說，福特的泡沫可用于車頭內襯、門板和地毯下，以減少電動汽車的噪音。
他說，汽車行業以外的公司也在詢問這種泡沫。
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