Plastiklerin Yerini Alacak Biyo-Esinlenen Malzeme
Fotoğraf :Farklı Renklere Sahip Tamamen Doğal Biyo-Esinlenen Çeşitli Yapısal Malzemeler
Petrol bazlı plastik üretimleri ciddi çevresel problemler yaratsa da modern yaşam büyük ölçüde plastiklere dayanmaktadır. Endüstri, sınırlı mekanik özellikleri veya karmaşık üretim süreçleri içerdiğinden dolayı şu an için sürdürülebilir alternatiflerden yoksundur. Bu nedenle, yüksek performanslı sürdürülebilir yapısal malzemeler tasarlamak ve üretmek için gelişmiş bir stratejiye ihtiyaç vardır.
Petrol bazlı plastiklerin yerini alabilecek biyo-esinlenen malzeme Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden (USTC) Prof. Shu-Hong Yu liderliğindeki bir ekip tarafından sunulmuştur. Yeni bir method ile ahşaptan türetilmiş elyaf ve mikadan türetilmiş sedef gibi benzer bir yapıya sahip bu yeni malzeme seri üretime adaptasyon, iyi işlenebilirlik ve ayarlanabilir renklendirme gibi bir çok özelliğe sahiptir.
Doğal sedef, tıpkı tuğlalar ve harçlar gibi, çok ölçekli seviyelerde hiyerarşik olarak sıralı bir yapıya sahiptir ve bünyesinde hem dayanıklılık hem de sertlik özelliklerini barındırır. Sedeften ilham alan araştırmacılar, önerilen yönlü deforme montaj yöntemi ile TiO2 kaplı mika mikroplatelet (TiO 2-mika) ve selüloz nanofiber (CNF) kullanarak tuğla ve harç yapısına benzer bir yapı oluşturdu.
Bu yöntem, doğrudan TiO2-mika ve CNF maddelerini hidrojele preslerken, boyutun düzlem içi yönlerde değişmeden kalmasını sağlar. Hidrojelin kalınlığı önemli ölçüde azaltılır ve malzemeler doğrudan yüksek düzenli tuğla ve harç yapısı ile inşa edilir.
Nano ölçekte, TiO2-mika yüzeyindeki TiO2 nano-tanecikleri sürtünmeli kayma yoluyla verimli enerji dağılımına yol açar. Çok ölçekli seviyelerde hiyerarşik olarak sıralı yapıların tümü, yükün yeniden dağıtımına ve dayanıklılığın geliştirilmesine katkıda bulunur.
Elde edilen malzemeler mükemmel mukavemete (~ 281 MPa) ve dayanıklılığa (~ 11.5 MPa m1/2) sahiptir, yüksek performanslı mühendislik plastiklerinden (örneğin poliamidler, aromatik polikarbonat) 2 kat daha verimli olan bu ürünler, petrol bazlı plastikler için güçlü bir rakip haline gelmektedir.
Bir diğer önemli özellik ise bu malzemeler -130 ° C ile 250 ° C arasında değişen sıcaklığa uyum sağlarken, normal plastikler yüksek sıcaklıkta kolayca yumuşamaktadır. Dolayısıyla, bu tür malzemeler yüksek veya değişken sıcaklıklarda daha güvenli ve daha güvenilirdir.
Kaynak: phys.org
