hård, stærk og varmebestandig:Bioinspireret materiale til erstatning af plast
Baseret på forskellige kommercielt tilgængelige råmaterialer (f.eks. TiO2-glimmer, Fe2O3-glimmer), en række helt naturlige bioinspirerede strukturelle materialer med forskellige farver kan fremstilles. Kredit:GUAN Qingfang
Det moderne liv er stærkt afhængig af plastik, selvom deres oliebaserede produktion skaber alvorlige miljømæssige udfordringer. Industrien mangler i øjeblikket bæredygtige alternativer på grund af deres begrænsede mekaniske egenskaber eller komplekse fremstillingsprocesser. En avanceret strategi til at designe og producere højtydende bæredygtige konstruktionsmaterialer er derfor i høj grad nødvendig.
Netop sådan et nyt bioinspireret materiale er nu tilgængeligt til at erstatte petroleumsbaseret plast. Et team ledet af Prof. Shu-Hong Yu fra University of Science and Technology of China (USTC) rapporterer en metode til at fremstille materialer med lignende struktur som perlemor fra træafledte fibre og glimmer, med tilpasning til masseproduktion, god bearbejdelighed, og justerbar farve.
Naturlig Nacre har en hierarkisk ordnet struktur på multiskala niveauer, ligesom mursten og mørtel, gør det muligt at være af både styrke og sejhed. Inspireret af Nacre, forskerne efterligner den ordnede mursten-og-mørtel-struktur ved hjælp af TiO 2 coated glimmer mikroplader (TiO 2 -glimmer) og cellulose nanofiber (CNF) ved den foreslåede retningsdeformerende samlingsmetode.
Denne metode presser hydrogelen af TiO direkte 2 -glimmer og CNF, mens størrelsen på in-plane retninger holdes uændret. Tykkelsen af hydrogelen er dramatisk reduceret, og materialerne er direkte konstrueret med den velordnede mursten og mørtel struktur.
På nanoskala, TiO 2 nano-korn på overfladen af TiO 2 -glimmer fører til effektiv energiafledning ved friktionsglidning under TiO 2 - glimmerudtræk. Al den hierarkisk ordnede struktur på multiskalaniveauer bidrager til belastningsomfordelingen og styrkeforøgelsen.
-
Prototype af et mobiltelefoncover lavet af dette bioinspirerede materiale. Takket være dens gode bearbejdelighed, materialet kan fremstilles i ønsket form og størrelse, viser et stort potentiale til at erstatte plast til praktiske anvendelser, for eksempel, strukturel støtte til avanceret personlig elektronisk enhed. Kredit:GUAN Qingfang
-
Fordi den foreslåede fremstillingsmetode, retningsdeformerende samling, er effektiv og skalerbar, masseproduktion af helt naturligt bioinspireret strukturmateriale kan opnås. Kredit:GUAN Qingfang
De opnåede materialer har fremragende styrke (~281 MPa) og sejhed (~11,5 MPa m1/2), som er mere end 2 gange højere end højtydende ingeniørplast (f.eks. polyamider, aromatisk polycarbonat), gør den til en stærk konkurrent til oliebaseret plast.
Endnu bedre, disse materialer tilpasser sig temperaturer fra -130 °C til 250 °C, mens normal plast let blødgøres ved høj temperatur. Derfor, sådanne materialer er sikrere og mere pålidelige ved høje eller variable temperaturer.
Varme artikler
-
Forskere kortlægger krystaller for at fremme behandlinger for slagtilfælde, diabetes, demensEt hold af WVU-forskere – inklusive Werner Geldenhuys, John Hollander og Aaron Robart - har kortlagt krystalstrukturen af et protein kaldet mitoNEET og udpeget, hvordan et lægemiddel låser sig på de -
Sikker udskrivning med vandbaseret usynligt blækForskere i Kina har udviklet en omskrivbar papirbelægning, der kan kryptere hemmelig information med relativt lavteknologisk usynligt blæk-vand. En besked, der udskrives af en vandstråleprinter på et -
For at reducere forureningen af køretøjer, et enkelt atom kan udføre fleres arbejdeEn opdagelse fra Pacific Northwest National Laboratory og samarbejdspartnere kunne hjælpe med at reducere mængden af dyre metaller, der er nødvendige for at behandle bilens udstødning, ved at få mes -
Hvordan påvirker koncentrationen af en opløsning osmose?Osmose er en proces, der finder sted mellem to containere adskilt af en semipermeabel barriere. Hvis barrieren har porer, der er store nok til at lade vandmolekyler passere, men små nok til at blok
- Gigantiske australske kødædende dinosaurer opdaget og studeret ved hjælp af fodspor
- Indikatorer peger mod værre oversvømmelser af Store Søer end i 2017
- 5 måder, hvorpå den ekstreme arktiske hedebølge følger et foruroligende mønster
- Undersøgelse afslører, hvordan naturens egen jordskælvsblokering virker
- Ny model afslører muligheden for at pumpe antibiotika ind i bakterier
- Batterier oplades hurtigt og bevarer kapacitet, takket være ny 3D -nanostruktur