پایدار ساختاری مواد پلاستیکی جایگزین

پلاستیکی است که یک نوع به طور گسترده ای مورد استفاده در مواد مصنوعی است. اختراع پلاستیک به ما یک سبک قوی و ارزان مواد به استفاده از, اما آن را نیز ما به ارمغان آورده پلاستیک آخرالزمان. بسیاری از unrecycled زباله های پلاستیکی در اقیانوس, زمین, آخرین سینک. شکسته توسط امواج نور خورشید و حیوانات دریایی یک کیسه پلاستیکی می تواند شکسته به 1.75 میلیون میکروسکوپی قطعات که به نام microplastics.

کسانی که microplastics ممکن است در نهایت تا پایان در خون و بدن از طریق ماهی شما غذا خوردن یا آب بنوشید. در طول دراز مدت تکامل از اکثر گیاهان در زمین مبتنی بر سلولز مواد توسعه یافته اند که خود را پشتیبانی ساختاری مواد. سلولز در گیاهان به طور عمده وجود دارد و در قالب نانوالیاف سلولز (CNF) که بسیار عالی مکانیکی و خواص حرارتی. ميخي که می تواند مشتق شده از گیاهان و یا تولید شده توسط باکتری ها یکی از فراوان ترین همه سبز-منابع روی زمین است.

ميخي ایده آل نانو بلوک ساختمان ماکروسکوپی برای ساخت مواد با کارایی بالا آن را به عنوان قدرت بالاتر (2 معدل) و مدول (138 معدل) از کولار و جراحی و کاهش ضریب انبساط حرارتی (0.1 ppm K-1) از سیلیس شیشه ای است. بر این اساس مبتنی بر زیستی و زیست تخریب پذیر در ساختمان, ساخت و ساز پایدار و بالا-عملکرد ساختاری مواد را تا حد زیادی ارتقاء جایگزینی پلاستیک و کمک به ما برای جلوگیری از پلاستیک آخرالزمان.

سلولز نانوالياف مشتق فله CNFP ساختاری مواد و خواص. (a), عکس های از بزرگ به اندازه CNFP با حجم 320 × 220 × 27 mm3. (ب) قوی 3D نانوالياف شبکه CNFP. متعدد CNFs با یکدیگر در هم تنیده و با هم ترکیب با هیدروژن اوراق قرضه. (ج) قطعات با اشکال مختلف از CNFP تولید شده توسط یک دستگاه فرز. (d) اشبی نمودار انبساط حرارتی خاص در مقابل قدرت برای CNFP در مقایسه با معمولی پلیمرها و فلزات و سرامیک. (e) اشبی نمودار انبساط حرارتی خاص در مقابل ضربه سختی برای CNFP در مقایسه با معمولی پلیمرها و فلزات و سرامیک. کپی رایت 2020, انجمن آمریکایی برای پیشرفت علم. (تصویر: شو-Hong Yu)

امروزه یک تیم به رهبری پروفسور شو-Hong Yu از دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) گزارش عملکرد بالا و پایدار مواد ساختاری به نام سلولز نانوالياف با ورق (CNFP) (انجیر. 1a و c) است که ساخته شده است از زیستی مبتنی بر ميخي (انجیر. 1b) و آماده است تا به جای پلاستیک در بسیاری از زمینه ها. این CNFP بالا با استحکام (~198 MPa/(Mg m3)) است که 4 برابر بيشتر از فولاد و بالاتر از آن است که سنتی آلیاژ آلومینیوم و پلاستیک و.

علاوه بر این CNFP بالاتر خاص تاثیر سختی (~67 kJ m-2/(Mg m3)) از آلیاژ آلومینیوم و تنها نیمی از آن چگالی (1.35 گرم cm3). بر خلاف پلاستیک و یا دیگر پلیمر-بر اساس مواد CNFP نمایشگاه مقاومت عالی در برابر حرارت شدید و شوک حرارتی. این ضریب انبساط حرارتی CNFP کمتر از 5 ppm K-1 از -120°C 150°C است که به مواد سرامیکی و بسیار پایین تر از معمولی پلیمرها و فلزات. پس از 10 بار سریع شوک حرارتی بین 120°C در فر پخت و -196 °C در نیتروژن مایع CNFP حفظ قدرت خود را. این نتایج نشان می دهد آن برجسته حرارتی ثبات ابعادی است که اجازه می دهد تا CNFP به پتانسیل بسیار زیادی به عنوان یک ساختاری مواد تحت حرارت شدید و متناوب سرمایش و گرمایش.

با توجه به طیف گسترده ای از مواد خام و زیستی به کمک سنتز فرآیند CNFP کم هزینه مواد هزینه تنها $0.5 کيلوگرم است که پایین تر از بسیاری از پلاستیک. با دانسیته فوق العاده استحکام و چقرمگی و حرارتی بزرگ پايداري و همه این خواص CNFP پیش افتادن آن از سنتی فلزات و سرامیک ها و پلیمرها (انجیر. 1d و e) و آن را با عملکرد بالا و سازگار با محیط زیست جایگزین برای رشته های مهندسی مورد نیاز به خصوص برای برنامه های کاربردی هوا فضا.

CNFP نه تنها قدرت را به جای پلاستیک و ما را از غرق شدن در آنها را, اما آن را نیز دارای پتانسیل بسیار زیادی به عنوان نسل بعدی پایدار و سبک ساختاری مواد.

ارائه شده توسط: دانشگاه علم و فناوری چین [توجه داشته باشید: مواد ممکن است برای ویرایش محتوا و طول.]

دنبال کنید با ما در توییتر و یا اشتراک به لیست ایمیل ما