Yeni Prosesle Güçlü ve Dayanıklı Nanofiberler Üretildi
MIT’de iki bilim adamı tarafından geliştirilen yeni bir jel elektrospinning tekniği, koruyucu zırh ve nanokompozitleri de içeren çok çeşitli uygulamalara sahip, güçlü ve dayanıklı ultra ince polimer fiberler sunabilir. Geleneksel jel spinning işlemine elektriksel güçler katan bu proses, piyasadaki sertlik ve mukavemeti en iyi bulunan fiberlere kıyasla, çok daha sert, nanometre çapına sahip fiberler üretebilir.
Malzeme Bilimi Dergisinde rapor edilen çalışma [Park, J. H., Rutledge, G.C. J. Mater. Sci. (2017) DOI: 10.1007 / s10853-017-1724-z], Kevlar ve Dyneema gibi en güçlü fiber malzemelerinden bazılarına uyan veya bu özelliklerin üstündeki ultra ince polietilen fiberleri ispat etmiştir. Fiberler, aynı zamanda, kompozit malzemelerde yaygın olarak kullanılan karbon elyafları ve seramik elyaflarına benzer kuvvettedir, ancak çok daha serttir ve daha düşük yoğunlukludur.
Ekip, elektro-eğrilmiş liflerin oluşumunu, özelliklerini ve uygulamalarını yıllarca araştırıyor, zira çapları 1 mikronun altına düştüğünde beklenmedik davranışlar saptanabiliyor. Test materyalleri halihazırda kullanılan en iyi lif kadar iyi olmayan bir modüle sahip olmalarına rağmen, rekabet edebilecek kadar yakın oldukları bulunmuştur. Kimya mühendisliği profesörü Greg Rutledge, “Gerçekten bunu ayıran şey; spesifik modül ve spesifik güç dediğimiz şey, ağırlık temelinde her şeyden daha üstün oldukları anlamına geliyor “dedi.
Kullanılan işlem, malzemeler açısından geleneksel jel spinning prosesine benzemektedir; bununla birlikte, fiberlerin dışarı çekilmesi için elektrik kuvvetlerinin kullanılması ve çok aşamalı bir aşama yerine tek aşamalı bir işlem kullanılması, ekibin, tipik 15 mikrometre yerine birkaç yüz nanometrenin çapında çok daha yüksek derecede çekilmiş lifler elde edebileceği anlamına gelir. Yüklü lifler, ultra ince boyutlarını üreten bir “whipping” denen kararsızlık sürecine neden olur.
Rutledge’in açıkladığı gibi, “Malzeme bilimi alanında, özelliklerden biri, bir takasla karşı karşıyadır. Dayanıklılık ve sertlik böyle bir değiş tokuştur “. Bu yeni proses tarafından üretilen fiberler için pek çok değiş-tokuş ortadan kalkar, zira sertlik özelliğinin, mukavemet veya dayanıklılıktan ödün vermeksizin fiber çapının azaltılması yoluyla arttığı gösterilmiştir.
Bulgular, otomotiv, havacılık ve askeri sanayilerde kullanılanlardan daha güçlü ancak daha az hacimli koruyucu malzemeleri ortaya çıkarabilir. Araştırmanın erken safhasında olmasına rağmen, ekip şimdi, sürecin güvenilirliğini artırmak ve malzemenin sertliğinin kökeni ve lif çapıyla olan ilişkisini daha iyi anlamak istiyor. Aynı zamanda yeni malzemeler üretmek için maliyet etkili ve ölçektedir.
Kaynak : materialstoday.com
