17:49 2022-01-20
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Umbrirea polimerului din plastic comun adaugă duritate, reciclabilitate la adezivii structurali
_ Polimer upcycling of common plasticul adaugă rezistență și reciclabilitate adezivilor structurali
Cercetătorii de la Laboratorul Național Oak Ridge al Departamentului de Energie au folosit chimia polimerică pentru a transforma un plastic comun de uz casnic într-un adeziv reutilizabil cu o combinație rară de rezistență și ductilitate, făcându-l unul dintre cele mai dure materiale raportate vreodată.
Studiul, publicat în Science Advances, avansează fundamental căi de proiectare a unei noi clase de adezivi dur, cu caracteristici dezirabile îmbinate într-un singur material. Tehnologia se adaptează pentru a suporta sarcini grele, tolerează stresul și căldura extreme și se leagă reversibil de diferite suprafețe, inclusiv de sticlă, aluminiu și oțel.
„Adezivii puternici și duri sunt dificil de proiectat deoarece trebuie să încorporeze tari și Caracteristici soft care nu sunt de obicei compatibile”, a spus om de știință ORNL și autor corespondent Tomonori Saito. Adezivii structurali, cum ar fi epoxidicii, sunt în mare măsură proiectați pentru rezistență portantă, dar le lipsește duritatea, o proprietate care ajută materialele să disipeze stresul atunci când sunt trase sau întinse pentru a preveni defecțiunile bruște.
„Provocarea a fost să adăugați duritatea pe care o aveți. introduceți materiale flexibile fără a sacrifica rezistența. Abordarea noastră folosește legături chimice dinamice pentru a dezvolta un nou adeziv cu proprietăți remarcabile care nu se observă în materialele actuale", a spus Saito.
Cercetătorii au urmărit să recicleze un material termoplastic, polistiren-b. -poli(etilen-co-butilenă)-b-polistiren sau SEBS, un material polimeric cauciucat care este ușor de prelucrat, dar nu este conceput pentru o aderență dură. Scopul reciclării este de a adăuga valoare materialelor plastice obișnuite produse în volum mare pentru aplicații generale și adesea de unică folosință, cum ar fi recipiente pentru alimente, jucării și articole de uz casnic.
Echipa a modificat structura chimică a SEBS cu reticulare dinamică la să o facă mai robustă, precum și să creeze căi de reutilizare a materialelor plastice, dincolo de reciclarea tradițională, care să le îmbunătățească performanța pentru aplicații noi și specializate.
Legătura încrucișată este o strategie cunoscută pentru proiectarea materialelor cu proprietăți mai stabile. Abordarea poate crea o punte între structuri care în mod normal nu sunt compatibile. În studiu, esterii boronici au fost utilizați pentru a cupla SEBS cu nanoparticule de silice sau SiNP, un material de umplutură folosit pentru a întări polimerii. Combinația produce un nou material compozit ester boronic reticulat-SiNP.
Reticulare convențională are ca rezultat, de obicei, legături permanente care împiedică îndepărtarea sau reprocesarea adezivilor. Studiul a constatat că esterii boronici permit reticulare „dinamică” sau reversibilă și sunt cheia pentru aderența puternică a noului material, precum și pentru reciclare. Acești compuși chimici unici pot crea legături stabile care se pot face și rupe în mod repetat – o caracteristică neobișnuită care îi face atractivi pentru proiectarea durabilă a materialelor.
„O descoperire fundamentală a fost că esterii boronici de pe SEBS pot rearanja legăturile cu hidroxil. grupuri-oxigen și hidrogen-pe SiNP pentru a adapta proprietăți pentru locuri de muncă solicitante. De asemenea, am găsit formarea de legături estere boronic reversibile similare cu o varietate de suprafețe care au grupări hidroxil", a spus autorul principal, Md Anisur Rahman, care lucrează cu Saito în Divizia de Științe Chimice a ORNL.
Această descoperire dublă a fost observată experimental și computațional prin teoria funcțională a densității.
Rezultatele au arătat că legăturile reticulate se deplasează în interiorul materialului pentru a permite proprietăți specifice și aderă la suprafețe atât de puternic încât un centimetru pătrat subțire poate susține aproximativ 300 de lire sterline. Testele de forfecare care măsoară duritatea încercând să desprindă materialele cu forță au fost în afara diagramelor, depășind cu mult toți adezivii comerciali testați în studiu. Materialul a fost atât de dur în aderare la sticlă, de fapt, încât sticla s-a fracturat înainte ca proba să se dezlipească. Abordarea a îmbunătățit, de asemenea, stabilitatea termică la 400 de grade Fahrenheit, făcând adezivul atractiv pentru aplicații ambientale și la temperaturi ridicate.
Pe lângă aderența extraordinară, o proprietate surprinzătoare a materialului dur este că poate fi și reciclat. . „Este rar ca un adeziv de înaltă performanță să fie detașabil, dar al nostru este conceput pentru reutilizare și reciclare”, a spus Rahman. „Poate fi aplicat și detașat cu căldură și presiune și refolosit de mai multe ori.”
Dezvoltarea lărgește aplicațiile pentru adezivi aerospațiali, auto și construcții. „Există beneficii pentru industrie și mediu pentru a economisi resurse și a reduce deșeurile. Prin proiectare, acest adeziv vă permite să faceți reparații sau să corectați greșeli costisitoare și poate fi reprocesat pentru noi utilizări în aplicații foarte dificile”, a spus Saito.
Echipa intenționează să comercializeze tehnologia și explorează reticulare dinamică cu alte materiale de umplutură pentru a dezvolta adezivi duri optimizați pentru suprafețe și funcționalități specifice de lipire.
Comentarii:
Adauga Comentariu