Yeni Kompozit, Lignini Yenilenebilir 3B Baskı Malzemesi Olarak Geliştiriyor
Fotoğraf : Ağırlıkça yüzde 50’ye kadar lignin kullanılması durumunda, ORNL’de oluşturulan yeni bir kompozit malzeme 3B baskıda kullanım için çok uygundur. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı.
Enerji Bakanlığı Oak Ridge Ulusal Laboratuarı’ndaki bilim adamları, zorlu bir biyo-rafineri yan ürünü lignin için yenilenebilir bir 3B baskı hammaddesi tarifi oluşturdu.
Science Advances’te açıklanan keşif, ORNL’nin biyokütle işleminden kalan materyal olan lignin için yeni kullanımlar yaratarak, biyo-ürün maliyetini düşürmedeki başarılarını artırıyor. Lignin, bitki sertliği sağlar ve aynı zamanda biyokütleyi faydalı ürünlere ayrılmaya karşı dirençli hale getirir.
ORNL proje lideri Amit Naskar, “Lignin için yeni kullanımlar bulmak, tüm biyolojik arıtma işleminin ekonomisini artırabilir” dedi.
Araştırmacılar, baskı işlemi sırasındaki katmanlar arasında ekstrüzyon ve kaynak mukavemeti için tam doğru özelliklere sahip aynı zamanda mükemmel mekanik özelliklere de sahip olan bir kompozit oluşturmak için eriyik stabil bir sert ağaç lignini ile geleneksel plastiği, düşük erime noktalı bir naylon ile karbon fiberi birleştirdi.
Aldatıcı bir iş. Lignin kolayca kömürleşir; petrol esaslı termoplastiklerden yapılan akrilonitril-bütadien-stiren (ABS) gibi işgücü kompozitlerinin aksine, lignin sadece 3 boyutlu baskı başlıklarından yumuşama ve ekstrüzyon için belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılabilir. Isıya uzun süre maruz kalması viskozitesini önemli ölçüde arttırır – kolayca kalıptan çekilmek için çok kalın hale gelir.
Ancak araştırmacılar lignini naylonla birleştirdiklerinde şaşırtıcı bir sonuç buldular: kompozitin eriyik viskozitesi azalırken, oda sıcaklığı sertliği arttı. Lignin-naylon malzeme, tek başına naylona benzer gerilme mukavemetine ve aslında geleneksel ABS veya yüksek etkili polistirenden daha düşük viskoziteye sahipti.
Bilim adamları, Yüksek Akı İzotop Reaktöründe nötron saçılması gerçekleştirdiler ve bileşimin moleküler yapısını keşfetmek için Nanofaz Malzeme Bilimi Merkezi’nde -ORNL’deki Bilim Kullanıcı Tesisleri DOE Ofisleri’nin her ikisinde de- gelişmiş mikroskopi kullandılar. Naskar, lignin ve naylon kombinasyonunun ‘kompozit üzerinde neredeyse kayganlaştırıcı veya plastikleştirici bir etkiye sahip olduğunu’ bulduklarını ekledi.
Projede işbirliği yapan ORNL’den Ngoc Nguyen “Ligninin yapısal özellikleri, malzemelerin 3B yazdırılabilirliğini artırmak için kritik öneme sahip” dedi.
Bilim adamları ayrıca lignini daha yüksek bir yüzdede karıştırabiliyorlardı – ağırlıkça yüzde 40 ila 50 – lignin bazlı baskı malzemesi arayışında yeni bir başarı. ORNL bilim adamları daha sonra bu karışıma yüzde 4 ila 16 karbon fiber ekledi. Bu yeni kompozit daha kolay ısınıyor, daha hızlı baskı için daha çabuk akıyor ve daha güçlü bir ürün ortaya çıkıyor.
Enerji ve Çevre Bilimleri Laboratuvarı müdürü Moe Khaleel, “ORNL’nin, malzeme karakterizasyonu ve sentezinde dünya standartlarındaki yetenekleri, lignin gibi yan ürünleri beraber-ürünlere dönüştürmek, endüstri için potansiyel yeni gelir akışları üretmek ve ileri üretim için yeni yenilenebilir kompozitler oluşturma zorluğu için esastır” dedi.
Kaynak : sciencedaily.com
