Alibre | Data Design VietNam Alibre | Data Design VietNam

Chi tiết tin tức




Tái chế các tinh thể nano tế bào từ chất thải gỗ làm cho vật liệu tổng hợp sợi carbon cứng hơn


Ngày tạo: 09/09/2020 4:01:09 CH

Polyme được gia cố bằng các bó sợi carbon siêu mịn là hình ảnh thu nhỏ của vật liệu composite “nhẹ như lông vũ và bền như thép” và đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Thêm vật liệu được gọi là ống nano carbon có thể nâng cao hơn nữa chức năng của vật liệu tổng hợp. Tuy nhiên, để kết hợp ống nano carbon cuối cùng sẽ làm chúng lan truyền không đồng đều trên vật liệu tổng hợp, hạn chế độ bền và các phẩm chất hữu ích khác mà cuối cùng có thể đạt được.

 

Trong một nghiên cứu mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M đã sử dụng một sản phẩm thực vật tự nhiên được gọi là tinh thể nano cellulose để ghim và phủ đều các ống nano carbon trên vật liệu tổng hợp sợi carbon. Các nhà nghiên cứu nói rằng phương pháp này nhanh hơn các phương pháp truyền thống và cũng cho phép thiết kế vật liệu tổng hợp sợi carbon từ kích thước nano.

 

Kết quả nghiên cứu được công bố trực tuyến trên tạp chí "American Chemical Society (ACS) Applied Nanomaterials".

 

Vật liệu composite được cấu tạo theo từng lớp. Ví dụ, vật liệu tổng hợp polyme được làm từ các lớp sợi (chẳng hạn như sợi cacbon hoặc sợi Kevlar) và ma trận polyme. Cấu trúc phân lớp này là nguồn gốc của điểm yếu của vật liệu composite. Bất kỳ thiệt hại nào đối với lớp sẽ gây ra vỡ, một quá trình được gọi là tách lớp về mặt kỹ thuật.

 

Để tăng cường độ bền và cung cấp cho vật liệu tổng hợp sợi carbon những ưu điểm khác, chẳng hạn như độ dẫn điện và nhiệt, ống nano carbon thường được thêm vào. Tuy nhiên, các quá trình hóa học được sử dụng để kết hợp các ống nano cacbon vào các vật liệu tổng hợp này thường dẫn đến sự kết tụ của các hạt nano, do đó làm giảm lợi ích tổng thể của việc thêm các hạt này.

 

"Vấn đề với các hạt nano tương tự như những gì sẽ xảy ra khi bột cà phê thô được thêm vào sữa - bột sẽ kết dính lại với nhau", Tiến sĩ Amir Asadi, Trợ lý Giáo sư Department of Engineering Technology and Industrial Distribution cho biết. "Để tận dụng triệt để các ống nano carbon, trước tiên bạn cần tách chúng ra khỏi nhau, sau đó thiết kế chúng đến một vị trí cụ thể trong vật liệu composite sợi carbon theo một cách nào đó."

 

Để thúc đẩy sự phân bố đồng đều của các ống nano cacbon, Asadi và nhóm của ông đã chuyển sang sử dụng các tinh thể nano xenlulo, dễ dàng thu được từ bột gỗ tái chế. Các tinh thể nano này có các mảnh trên phân tử của chúng hút nước và các mảnh khác bị nước đẩy lùi. Asadi cho biết, cấu trúc phân tử độc đáo này cung cấp một giải pháp lý tưởng để xây dựng vật liệu composite quy mô nano.

 

Phần kỵ nước của các tinh thể nano xenlulo sẽ liên kết với các sợi carbon và giữ chúng vào nền polyme. Mặt khác, phần hút nước của các tinh thể nano giúp phân tán đều sợi carbon, giống như cách đường thủy hòa tan đều trong nước thay vì vón cục và chìm xuống đáy cốc.

 

Để thực hiện thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng vải sợi carbon bán sẵn trên thị trường. Họ thêm một dung dịch nước gồm các tinh thể nano xenlulo và các ống nano cacbon vào tấm vải này, sau đó áp dụng các rung động mạnh để trộn mọi thứ lại với nhau. Cuối cùng, họ để vật liệu khô và trải nhựa lên trên để dần dần tạo thành hỗn hợp polyme của lớp phủ ống nano carbon.

 

Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Tái chế các tinh thể nano tế bào từ chất thải gỗ làm cho vật liệu tổng hợp sợi carbon cứng hơn

 

Sau khi kiểm tra mẫu vật liệu composite dưới kính hiển vi, Asadi và nhóm của ông đã quan sát thấy rằng các tinh thể nano xenlulo được gắn vào các đầu của ống nano cacbon, làm cho hướng của các ống nano giống nhau. Họ cũng phát hiện ra rằng các tinh thể nano xenlulo có thể đo các đặc tính cơ học của vật liệu composite dưới tải trọng tối đa, do đó tăng khả năng chống uốn của vật liệu composite lên 33% và độ bền giữa các lớp lên 40%.

 

"Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã áp dụng phương pháp thiết kế vật liệu composite từ kích thước nano sử dụng tinh thể nano xenlulo. Phương pháp này cho phép chúng tôi kiểm soát tốt hơn các đặc tính của vật liệu tổng hợp polyme xuất hiện từ góc độ vĩ mô", Asadi nói. "Chúng tôi tin rằng công nghệ của chúng tôi là con đường phía trước để mở rộng quy mô xử lý vật liệu hỗn hợp lai, sẽ hữu ích cho nhiều ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và sản xuất ô tô."

Nguồn: Scitechdaily

Data Design Việt Nam

https://datadesign.vn/

 



 


© 2019-2020 Data Design Viet Nam . Developed by Data Design Viet Nam