Наночастицы могут быть секретным ингредиентом при создании окончательных пластмасс

Беспотребление наночастицами может быть решением проблемы, которая давно страдает от производителей пластмасс, а именно, как сделать материал, который является сильным, прочным и простым в работе?

ХУ-Джун Цянь В Университете Джилина в Китае и его коллеги называют это Трилеммой пластмассы: делая полимер сильнее или труднее деформировать, как правило, делает его более хрупким или менее жестким, одновременно пытаясь улучшить оба этих свойства сразу же, обычно делает материал более вязким и труднее работать.

Чтобы обойти это, исследователи смешали наночастицы из полистирола с несколькими часто используемыми пластиковыми материалами. Например, они добавили наночастицы в PEMA, полимер, который используется для изготовления слуховых аппаратов и искусственных гвоздей, акрилового стекла, используемого в аквариумах и очках, а также из ПВХ, которое используется в конструкции и упаковке.

Команда поставила полученные материалы через серию тестов, чтобы увидеть, например, насколько они могут удлинить, прежде чем разорвать. В целом, новые материалы показали более высокую, чем обычную производительность в разных тестах, иногда резко-они обнаружили, что PEMA была примерно на 50 процентов сильнее, когда он укреплен наночастицами. «Это предлагает общий принцип дизайна для полимеров следующего поколения с ранее недостижимыми комбинациями свойств»,-говорит Цянь.

Чтобы лучше понять, почему добавление наночастиц было так полезно, исследователи также выполнили компьютерные моделирование новых материалов. Для случая пластмасс под стрессом эти моделирования показали, что наночастицы могут перемещаться и перераспределять в материале, что позволяет ему деформировать медленнее и плавно и плавно, а не сбой. Их способность перемещаться была так же полезно для пластика, протекающих легче при расторжении. Таким образом, они были сильнее, жестче и работоспособны.

Цянь говорит, что подход его команды совместим с существующими промышленными процессами и может быть увеличен до больших количеств. «Эта стратегия может революционизировать приложения, требующие легких, сильных, жестких и легко обрабатываемых материалов, таких как автомобильные и аэрокосмические композиты, устойчивая упаковка, биомедицинские устройства и передовые переработанные пластики», – говорит он.