Nye NIST-tests udforsker sikkerheden ved nanorør i moderne plast over tid

(Phys.org) - Hvem bekymrer sig om gammel plast? Forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) gør, så du ikke behøver at gå flere år hen ad vejen, når nutidens plastmasser begynder at nedbryde og gå i opløsning fra vejreksponering. Eksperimenter med NIST kan hjælpe forskere med at udtænke bedre tests for at sikre, at ældning af plast ikke bliver til miljø- eller sundhedsfarer, som tiden går.

Tests som denne er vigtigere nu end nogensinde, fordi plastik ikke er, hvad det var før. Moderne epoxier gøres ofte stærkere, lettere og mere modstandsdygtig med tilsætning af multivæggede carbon -nanorør (MWCNT'er), en særlig form for kulstof, der under et mikroskop ligner ruller med hønsenet. MWCNT'er forbedrer allerede plastik brugt i baseballbat, tennisketchere, cykler og fly, og selvom de små rør ser ud til at være langtidsholdbare, der findes ikke noget omfattende sæt tests for at afgøre, hvad der sker med dem på lang sigt. Så et NIST-hold tog skridt til at ændre det.

"Der er foretaget nogle undersøgelser af effekten af ​​ultraviolet (UV) lys, men ikke med et stort antal analysemetoder, "siger NIST's Elijah Petersen." Vi ville begynde at udvikle en række tests til evaluering af ydeevnen af ​​disse nanokompositmaterialer, så vi kan undersøge deres potentielle risici, hvis nogen, under brug."

Teamet havde brug for en måde at simulere den nedværdigende effekt af år med høj temperatur, fugt og sollys, men uden at vente så længe på resultater. De lavede prøver af epoxy med 3,5 procent MWCNT'er - en ret typisk blandingsmængde - og placerede dem i en NIST-udviklet enhed kaldet SPHERE (Simulated Photodegradation via High Energy Radiant Exposure), som udgyder kraftigt UV-lys i et kammer, der holdes ved 50 grader Celsius og 75 procent luftfugtighed. At holde prøverne der i 100 dage "svarede til fire år i Floridas sol, siger Petersen.

Efter at have udsat prøverne for dette kunstige Florida, holdet kørte et sæt med seks forskellige tests, der analyserede ændringer lige fra masse til udseende til overfladekemi. En stor opdagelse var, at UV-lyset havde en tendens til at ødelægge epoxyen, men på overfladen forblev et spaghetti-lignende netværk af nanorør, som gruppen af ​​test viste var mindre beskadiget af SPHERE-eksponering end epoxymatrixen.

Så er disse nancomposite -materialer stabile for evigt? Petersen siger, at undersøgelsen ikke besvarede alle spørgsmål, men at det skulle hjælpe forskere med at bestemme svar mere effektivt end tidligere var muligt ved udvikling og optimering af flere analysemetoder.

"Vi har fået mange nye oplysninger fra testsuiten om, hvordan nanokompositter nedbrydes, siger Petersen, "og det mest opmuntrende er, at resultaterne af de forskellige tests generelt bakker hinanden op. Vi håber, at testpakken giver mulighed for en bedre analyse af stabiliteten af ​​disse nye plastmaterialer, som bliver mere og mere almindelige i hverdagen. "