Czy materiały pochodzenia roślinnego mogą być wytrzymałe? Jak udowadnia dzieło zespołu z MIT, które doczekało się publikacji w dzienniku Cellulose – tak i ten nowy biokompozyt to udowadnia.
Nowy biokompozyt z nanokryształów celulozy powstaje poprzez wysychanie żelu
Aby opracować nowy biokompozyt twardy jak aluminium i wytrzymały jak kość, naukowcy postawili na nanokryształy celulozy (CNC). Te uzyskuje się w procesie hydrolizy kwasowej z włókien celulozy, które tworzą ściany komórkowe drzew. Na poziomie nanoskali, CNC są sztywniejsze i mocniejsze niż Kevlar, ale ich połączenie z innymi polimerami jest problematyczne. Ten problem rozwiązali naukowcy z MIT, łącząc dostępny do kupienia proszek CNC z syntetycznym płynnym polimerem w proporcji zoptymalizowanej do uzyskania żelu.
Czytaj też: Recenzja Marvel’s Guardians of the Galaxy
Następnie wykorzystali ultradźwiękową sondę do rozbicia wszelkich zbitek CNC, które się utworzyły. To pozwoliło na rozproszenie poszczególnych nanokryształów w całym żelu, dzięki czemu mogły one tworzyć silne wiązania z cząsteczkami polimeru. Następnie część żelu została wytłoczona przez dyszę drukarki 3D, a część wlana do formy. W obu przypadkach, gdy żel następnie wyschnął i skurczył się (nad tym problemem obecnie się pracuje) efektem końcowym była twarda bryła składająca się w 60 do 90 procentach z CNC o ceglastej mikrostrukturze, chroniącej przed rozprzestrzenianiem się pęknięć.
Tworząc kompozyty z CNC przy dużym obciążeniu, możemy nadać materiałom na bazie polimerów właściwości mechaniczne, jakich nigdy wcześniej nie miały. Jeśli możemy zastąpić niektóre tworzywa sztuczne na bazie ropy naftowej celulozą pochodzącą z natury, to jest to prawdopodobnie lepsze również dla naszej planety
– powiedział profesor A. John Hart.
Czytaj też: Wirtualny start Spaceship od SpaceX – obejrzyjcie wizję podboju Marsa na nowym materiale
W ramach testów przeprowadzonych na tym kompozycie o wielkości grosza wykazano, że był on „mocniejszy i twardszy niż niektóre rodzaje kości i twardszy niż typowe stopy aluminium”. Naukowcy wykonali również naturalnej wielkości model ludzkiego zęba z tego materiału, aby zademonstrować, w jaki sposób może on pewnego dnia zostać wykorzystany do produkcji implantów dentystycznych.
