Epoxidové pryskyřice vylepšené nanotechnologií a banánovými listy

Kompozity z epoxidových pryskyřic možná našly neočekávanou novou surovinu pro zlepšení pevnosti, pružnosti a rázové houževnatosti díky přidání nanotechnologie a ananasových listů.

Objev pochází od mezinárodního týmu materiálových vědců z Thajska, Francie a Singapuru, kteří analyzovali vliv celulózových nanovláken (CNF) na vlastnosti epoxidové pryskyřice.

Při svém výzkumu se tým rozhodl, že bude udržovat konstantní množství dlouhých ananasových listových vláken (PALF) na 20 % směsi, ale bude měnit množství epoxidu a nanovláken (na 1 %, 3 % a 5 % kompozitu), aby mohl porovnat vliv těchto surovin. Tým také testoval kontrolní směsi epoxidové pryskyřice vyztužené pouze celulózovými nanovlákny (CNF), epoxidovou směs pouze s PALF a epoxidovou směs CNF i PALF.

Všechny kompozity byly sestaveny ve vrstvách ručně.

Výsledky byly skutečně působivé, jak vysvětluje internetový časopis Asia Research News, který uvádí, že "... [s] pouhým 1 % CNF se rázová pevnost epoxidu zvýšila na přibližně 115 % ve srovnání s použitím samotného epoxidu." Přesto zvýšení množství CNF na 3 % a 5 % snížilo rázovou pevnost na úroveň podobnou použití nezměněné epoxidové směsi.

Kromě toho tým zjistil, že pružnost i pevnost kompozitu se výrazně zvýšila, když epoxid obsahoval banánové listy. Konkrétně: "Pružnost se zlepšila přibližně o 300 %, zatímco pevnost se zvýšila o ohromujících 240 % ve srovnání s použitím samotného epoxidu. Pevnost při nárazu se však zvýšila o neuvěřitelných 700 % ve srovnání s použitím čistého epoxidu!"

Přídavek nanovláken však přinesl výsledky, které mohou mít dopad na celou oblast materiálové vědy i výroby, protože zařazení pouhého 1 % CNF zvýšilo rázovou pevnost o 220 % ve srovnání s kompozitem z epoxidové pryskyřice s 20 % banánových listů. Ve srovnání s čistou epoxidovou pryskyřicí zvýšilo zařazení 1 % CNF rázovou pevnost o 1520 %.

Kompletní výsledky byly nyní zveřejněny v časopise Nanomaterials, kde vědci uvádějí, že "technika [CNF a PALF] nabízí velké zlepšení tuhosti, pevnosti a houževnatosti epoxidové matrice. Vzhledem k tomu, že CNF jsou velmi malé, je jejich inkorporace omezena na velmi nízké zatížení, přesto bylo zjištěno, že množství pouhého 1 hm. % je velmi účinné při zlepšování rázové pevnosti a zároveň má velmi malý vliv na ohybové vlastnosti." Dále vysvětluje: "To je způsobeno schopností CNF změnit mechanismus porušení epoxidové matrice při vysoké rychlosti. Na druhou stranu PALF umožňuje snadné začlenění mnohem většího obsahu, a proto by se mohly výrazně zlepšit jak ohybové vlastnosti, tak rázové vlastnosti. Kombinací CNF a PALF dohromady se dosáhne výborného zlepšení houževnatosti."

Výrobci kompozitů již dlouho vědí o významném vlivu, který mohou mít konkrétní suroviny, a o tom, jak lze vlastnosti materiálu zlepšit jejich odbornou a přesnou aplikací. Za posledních dvacet let zaznamenalo použití nanomateriálů v těchto kompozitech pozoruhodný nárůst, neboť byl prokázán jejich vliv na pevnost, pružnost, rázovou houževnatost, elektrickou vodivost, ochranu proti UV záření, chemickou odolnost, odolnost proti praskání, a dokonce i tepelnou vodivost.

Výsledky tohoto nejnovějšího výzkumu dále podpoří využití nanotechnologií v epoxidových pryskyřicích a také využití banánových listů jako alternativní suroviny. V kombinaci těchto neobvyklých průmyslových složek mají tyto materiály potenciál způsobit revoluci ve vývoji pevnějších a odolnějších materiálů v různých průmyslových odvětvích.

"Je to výsledek synergického efektu CNF [nanovláken] a PALF [banánových listů]," uzavírá výzkumný tým. Průlom, který "... by mohl vést k ekologičtějším, udržitelnějším a nákladově efektivnějším materiálům pro náročné aplikace."

Chcete-li se dozvědět více o tom, jak lze nanomateriál použít jako surovinu pro zlepšení vlastností epoxidové pryskyřice, navštivte stránku: NANO CHEMI GROUP.

Zdroj foto: Rupert Kittinger-Sereinig from Pixabay, 41330, Freepik, & Macrovector