麻省理工学院的团队设计了一个主要的植物性复合材料使用加工中心占60% - -90%之间的材料。如果可伸缩,材料可能存在一个机会制造更可持续的天然聚合物。的全部细节的研究发表在《华尔街日报》纤维素。
研究:可打印、浇注料、纳米晶体cellulose-epoxy复合材料表现出层次nacre-like增韧。图片来源:GoodStudio / Shutterstock.com
纤维素是一个重要的结构零件的初生细胞壁内发现大多数绿色植物,种类的藻类,甚至在一些种类的细菌。这是自然界最丰富的聚合物,它通常用于生产纸推导木浆和棉花来源。
现在,麻省理工学院的一组研究人员已经成功解锁纤维素纳米晶体的独特属性(加工中心)、自组织的有机聚合物链排列的晶体模式。加工中心发现在纤维素纤维和在纳米尺度上表现优异的硬度和刚度匹配甚至优于凯夫拉尔和铝。
比骨头和比金属
工程新CNC-based复合时,麻省理工学院的团队发现的材料比骨头和更严格的比一些金属包括铝合金。材料的结构组成相似“珍珠层”,也被称为珍珠母,这是一种有机-无机复合的内壳层上发现一些软体动物。
像珍珠母,纤维素复合材料的微观结构占用一个实体层状结构:”矿物纳米复合材料如珍珠母、搪瓷和骨通过优化的微观结构实现高强度和韧性,使分层损伤阻力”,合著者答:约翰·哈特教授解释道。
此外,该小组还演示了通过加法制造制造CNC-based材料(3 d打印)和传统的铸造方法。他们能够打印和铸造材料成小透镜类型电影进行测试。
的刚度、硬度和断裂韧性的数控复合材料超过许多工程聚合物
答:约翰·哈特教授合著者,麻省理工学院
如果团队可以产生大量的材料,然后植物性复合材料对环境可能是一个更好的前景考虑合成塑料对地球的影响。
改造自然的丰富
由于自然丰富的纤维素,纤维素纳米晶体研究人员一直在探索各种潜在的用途,这很容易提取通过酸水解的方法。然而,他们已经能够提取的金额没有匹配数量纳入先前的复合材料。
阻碍发展的问题包括数控晶体形成总团的倾向与合成聚合物分子结合时产生弱,表现不佳的材料。亚博网站下载然而,麻省理工学院的团队决定增加复合加工中心,可以塑造成持久的形式与高强度和硬度。
一旦他们已经开发了一个合适的数控和合成聚合物的比例,团队能够产生一个复合,可以注入铸型或美联储通过3 d打印机喷嘴。纤维素材料的解构和随后的重建是一种新型的植物性材料的应用。亚博网站下载
对于任何团形成凝胶,团队探测超声发生器应用于分散在材料加工中心最优结合合成材料:”加工中心的分散凝胶的过程是至关重要的,以避免沉淀的大型加工中心和相分离的聚合物”,哈特解释说。
提高固化过程
一旦材料被打印或演亚博网站下载员,他们离开了治愈和干燥形成固体,硬复合材料,展示了优秀的阻力特性类似于珍珠层。材料的硬度和刚度特性使它独特的感觉,这可能是形成以同样的方式尽可能多的塑料,而展示金属合金的性能。
“可观的分数加工中心石油聚合物可以改善机械性能,减少这些无处不在的材料对环境的影响亚博网站下载”,哈特说。
研究人员注意到的一件事在固化过程中植物性复合材料的收缩的趋势。虽然这不是一个主要问题在小范围内,它可以制造更大的对象存在问题和形状,因为它可能会导致他们分裂或裂纹时固化。
因此,虽然材料确实存在一个激动人心的机会,可能有一天取代塑料在更大的范围内,研究人员将需要首先找到方法来提高CNC-based复合材料的固化过程避免收缩问题,使材料具有可扩展性。
引用
饶,。Divoux, T。欧文斯,刚建成时et al。可打印、浇注料、纳米晶体cellulose-epoxy复合材料表现出层次nacre-like增韧。纤维素(2022)。https://link.springer.com/article/10.1007/s10570 - 021 - 04384 - 7
免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。