Robustní nový biologicky inspirovaný materiál, který nahradí ropné plasty

Na základě různých komerčně dostupných surovin (např. Slída TiO2, slída Fe2O3) lze vyrobit řadu přírodních biologicky inspirovaných strukturálních materiálů v různých barvách. Fotografický kredit: GUAN Qingfang

Moderní život úzce souvisí s plasty, ačkoli výroba na bázi ropy představuje vážné problémy v oblasti životního prostředí. Vzhledem k omezeným mechanickým vlastnostem nebo složitým výrobním procesům průmysl nepoužívá udržitelné materiály. Naléhavě je nutná progresivní strategie pro vývoj a výrobu udržitelných vysoce výkonných stavebních materiálů.

Nový materiál inspirovaný biologií má předjet plasty na ropné bázi. Tým vedený profesorem Shu-Hong Yu z University of Science and Technology v Číně (USTC) referuje o metodě výroby materiálů se strukturou podobnou perleti z dřevěných vláken a slídy s přizpůsobením hromadné výrobě, dobrou zpracovatelností a a nastavitelné zbarvení.

Pouzdro na mobilní telefon vyrobené z biologicky inspirovaného materiálu

Tento obrázek ukazuje prototyp pouzdra na mobilní telefon vyrobený z tohoto biologicky inspirovaného materiálu. Díky své dobré zpracovatelnosti lze materiál přivést do požadovaného tvaru a velikosti, což ukazuje velký potenciál pro nahrazení plastů pro praktické aplikace, například pro konstrukční podporu vysoce kvalitních elektronických zařízení. Fotografický kredit: GUAN Qingfang

Přírodní perleť má hierarchickou strukturu na několika úrovních, stejně jako cihla a malta, což z ní dělá pevnost i houževnatost. Inspirovaní perleťovou matkou vědci napodobují objednanou strukturu cihel a malty pomocí slídové matrice potažené TiO2 (slída TiO2) a celulózového nanovlákna (CNF) prostřednictvím navrhované metody montáže směrové deformace.

Tato metoda tlačí přímo na hydrogel slídy TiO2 a CNF, zatímco velikost zůstává nezměněna v rovinných směrech. Tloušťka hydrogelu je drasticky snížena a materiály jsou konstruovány přímo s vysoce kvalitní strukturou cihel a malty.

V oblasti nano vedou nano-zrna TiO2 na povrchu slídy TiO2 k účinnému rozptylu energie třecím klouzáním během těžby slídy TiO2. Všechny hierarchicky uspořádané struktury na několika úrovních měřítka pomáhají přerozdělit zatížení a zlepšit houževnatost.

Velký, přírodní, biologicky inspirovaný konstrukční materiál

Protože navrhovaný způsob výroby, uspořádání směrové deformace, je efektivní a škálovatelné, lze dosáhnout hromadné výroby čistě přírodního biologicky inspirovaného konstrukčního materiálu. Fotografický kredit: GUAN Qingfang

Získané materiály mají vynikající pevnost (~ 281 MPa) a houževnatost (~ 11,5 MPa m1 / 2), které jsou více než dvakrát vyšší než u vysoce výkonných technických plastů (např. Polyamidy, aromatický polykarbonát), což posiluje konkurenci pro ropu na bázi ropy.

Ještě lépe, tyto materiály se přizpůsobují teplotám v rozmezí -130 ° C až 250 ° C, zatímco běžné plasty při vysokých teplotách mírně měknou. Proto jsou takové materiály bezpečnější a spolehlivější při vysokých nebo proměnných teplotách.

Výsledky budou zveřejněny v Komunikace s přírodou.

Odkaz: „Přírodní biologicky inspirovaný strukturální materiál pro náhradu plastů“, autor: Qing-Fang Guan, Huai-Bin Yang, Zi-Meng Han, Zhang-Chi Ling a Shu-Hong Yu, 3. listopadu 2020, Komunikace s přírodou.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19174-1

Tento biomimetický design vysoce kvalitní struktury cihel a malty poskytuje klíčové nápady pro vytváření udržitelných konstrukčních materiálů pro výměnu plastů. Protože materiály jsou šetrné k životnímu prostředí a mají ještě lepší mechanické a tepelné vlastnosti než plasty, očekává se, že budou hrát klíčovou roli při výměně plastů.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Obrovská stará ryba objevená při nehodě – bizarně vypadající a „naprosto masivní!“

Příklad toho, jak vypadá kompletní fosilní coelacanth z ryb. Toto je z Jura des German. Fotografický kredit: profesor David Martill, University of...

“Virtuální vývoj”. Vědci přečetli 300 let starý historický dopis, aniž by jej otevřeli

Rozšířená animace počítačové produkce zapečetěného dopisu DB-1538. V našem článku popisujeme, jak byl „virtuální vývoj“ použit ke čtení obsahu balíčků evropských razítek ze...

Nová forma „bezprecedentní“ symbiózy

Bakteriální endosymbiotická energie umožňuje jeho jednobuněčnému eukaryotickému hostiteli dýchat dusičnany, což naznačuje, že jednobuněční eukaryoti mohou získávat endosymbioty k doplnění nebo nahrazení funkcí svých...

Mozkový iontový kanál identifikován jako nový přístup k léčbě deprese – vědci „překvapeni“ významným zlepšením symptomů deprese

Vědci z Icahn School of Medicine na Mount Sinai identifikovali lék, který působí proti depresi úplně jiným mechanismem než stávající léčba. Jejich studie ukázala, že...

Mezní rozhraní mezi 2D a 3D materiály

Autor: David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology 2. března 2021 Tyto obrazy „atomů“ atomů zlata posazených na vrstvu dvourozměrného sulfidu molybdenu byly vytvořeny ve...

Newsletter

Subscribe to stay updated.