Био-композитът съчетава твърдостта на алуминия с здравината на костите

Сподели

Когато става въпрос за растителни материали, много хора може да си представят нещо, което е „зелено“, но не много здраво. Такъв обаче не е случаят с нов композит, проектиран от MIT, за който се твърди, че е твърд като алуминия и здрав като кост.

Основната съставка на материала е това, което е известно като целулозни нанокристали (CNC). Те се получават – чрез процес на киселинна хидролиза – от целулозните влакна, които изграждат клетъчните стени на дърветата.

На наномащабно ниво CNC са по-твърди и здрави от кевлар. Поради това преди се е надявало, че ако бъдат добавени към съществуващите полимери, те биха могли да направят тези полимери по-силни. За съжаление обаче, CNC са склонни да се слепват при добавяне, плюс те образуват само слаби връзки с полимерните молекули.

В опит да се справят с тези проблеми, проф. А. Джон Харт и колегите започнаха да смесват наличен в търговската мрежа CNC прах със синтетичен течен полимер, в съотношение, което е оптимизирано за получаване на гел. След това беше използвана ултразвукова сонда, за да се разбият всички CNC бучки, които се образуваха в този гел. Това позволява на отделните нанокристали да се разпръснат в гела, така че да могат да образуват силни връзки с полимерните молекули.

След това част от гела се екструдира през дюзата на 3D принтер, а част се излива във форма. И в двата случая, след като гелът впоследствие изсъхне и се свие, крайният резултат беше твърдо твърдо вещество, съставено от 60 до 90 процента CNC.

Освен това беше установено, че композитът има микроструктура, подобна на тухла и хоросан, подобна на тази, която придава здравината на седефната облицовка на някои черупки от мекотели. Доказано е, че тази структура предотвратява разпространението на пукнатини през материала.

Тестовете, извършени върху парчета филм, направени от композита, показаха, че той е „по-здрав и по-здрав от някои видове кости и по-твърд от типичните алуминиеви сплави“. Изследователите също така направиха модел на човешки зъб в реален размер от материала, за да демонстрират как един ден може да се използва за производството на зъбни импланти.

Междувременно обаче учените се опитват да сведат до минимум степента, до която композитът се свива, докато изсъхва. Тогава би било подходящо за създаване на по-големи обекти, за разлика от произвежданите досега по-малки проби.

„Чрез създаване на композити с CNC при високо натоварване, ние можем да придадем на полимерните материали механични свойства, които никога преди не са имали“, каза Харт. „Ако можем да заменим малко пластмаса на петролна основа с естествено получена целулоза, това може би е по-добре и за планетата.

Наскоро в списанието беше публикувана статия за изследването целулоза.

Източник: MIT



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели