Aramidové polymerní vlákno získává od Nanotech elektrickou vodivost

Výzkumníci v oblasti nanotechnologií udělali objev, který bude mít významný dopad na trh supervláken.

Aramidové polymerní vlákno získává od Nanotech elektrickou vodivost

Aromatický polyamid může brzy získat zvýšení elektrické vodivosti díky chytré aplikaci nanotechnologie – první průlom pro konvenční aramidová vlákna.

Od jejich vynálezu před více jak 30 lety byly nanomateriály úspěšně aplikovány na polymery jako nástroj ke zlepšení jejich vlastností. Aplikace nanotechnologií do polymerů je exaktní věda, kterou však lze často poměrně snadno přesunout z laboratoře do průmyslu.

Díky tomu se používání nanomateriálů jako suroviny stalo rozšířenou praxí. Nanotechnologie umožňuje zvýšit, snížit, přidat nebo odstranit pevnost, trvanlivost, pružnost, elektrickou nebo tepelnou vodivost a chemickou nebo UV odolnost polymeru.

Aplikace uhlíkových nanotrubic při výrobě polyaromatického amidu však zůstávala dlouhou dobu výzvou kvůli koncentraci napětí, delaminaci rozhraní v nanokompozitech a nedokonalé disperzi (díky extrémně nízké disperzibilitě aramidu). Navíc vysoká kohezní energie jak uhlíkových nanotrubic, tak polyamidu byla překážkou při výrobě materiálu.

Tyto problémy nyní vyřešili specialisté na nanomateriály z Korea Institute of Science and Technology (KIST), kteří dokázali úspěšně kombinovat aramid s uhlíkovými nanotrubicemi v ekonomicky rozumném procesu.

Jak to v makromolekulární vědě bývá, přechod z laboratoře do průmyslové výroby byl inspirován přírodou – v tomto případě skromným bourcem morušovým.

Jak vysvětluje tisková zpráva KIST: „Využitím fáze tekutých krystalů bource morušového produkují vysoce pevné vlákno pomocí koncentrovaného proteinu. Díky tekutosti podobné kapalině a krystalické struktuře minimalizuje tekutý krystal koagulaci aramidových a uhlíkových nanotrubic a také zlepšuje uspořádání.

Tímto způsobem, vysvětluje tým „…vytvořili nový typ kompozitního vlákna s vysokou úrovní specifické pevnosti podobné té, kterou mají stávající komerční aramidová vlákna, a také se specifickou úrovní elektrické vodivosti přibližně 90 % této hodnoty z měděných drátů."

„Tato technologie bude mít významný dopad na trh se supervlákny,“ vysvětluje Dr. Dae-Yoon Kim, vedoucí výzkumného týmu.

Jeho předpověď je založena na skutečnosti, že aramid váží o 70 % méně než měď, je nekovový, má zvýšenou pružnost a není korozivní. Díky tomu je ideální náhradou měděných kabelů, zejména ve strojích nové generace. Například:

• Letecké technologie

• Implantovatelné lékařské přístroje (jako jsou kardiostimulátory a umělé orgány)

• Inteligentní vojenské vybavení (jako jsou neprůstřelné vesty s integrovanou elektronikou a komunikačními systémy)

• Měkké roboty

• Flexibilní elektronika

• Ekologická mobilita

Jak vyplývá ze studie, „Flexibilní, šitelná a omyvatelná aramidová vlákna s uhlíkovými nanotrubicemi jsou ideální nanokompozitní materiály pro použití v informačních a energetických transportních systémech nové generace tím, že nahrazují konvenční kovové elektrické vodiče.“

Díky přítomnosti uhlíkových nanotrubic se nově vytvořené vlákno jeví jako černé.

Aromatický polyamid, který je nejznámější pod značkou Dupont jako „Kevlar“, je syntetický organický polymer vytvořený z kapalné chemické směsi, která se spřádá do syntetického polyamidu s dlouhým řetězcem.

Je to surovina, která váží jen pětinu váhy oceli a přitom je pětkrát pevnější. Nabízí také tepelnou odolnost a netaví se při teplotách až 500 °C. Z tohoto důvodu je široce používaným polymerem v různých průmyslových produktech, jako je vyztužení kabelů z optických vláken, letecké materiály, ohnivzdorné oděvy, při výrobě pancíře karosérií a vozidel pro armádu a obranu, jakož i v výroba vysoce výkonných pneumatik a námořních lan.

Protože vlákna nabízejí dobrou odolnost proti oděru a chemické a tepelné degradaci, jsou velmi univerzálním materiálem. Nyní se ale stanou ještě užitečnějšími díky chytré aplikaci uhlíkových nanotrubic.


Zdroj foto: Freepik, Layerace, Macrovector, flashdantz, Fabrikasamif, & Layerace, Loggawiggla from Pixabay, Lucent_Designs_dinoson20