Версия для слабовидящих
Армирование нанолентами значительно улучшит характеристики пластиков Печать Email
Новости об инновациях
14.10.2013

Создан принципиально новый композит, пригодный к массовому производству и обладающий серьёзным потенциалом как для производства газовых автомобильных баков, так и для улучшения качества пластиков, используемых для хранения самых разных жидкостей.

Знаете ли вы, что во многих странах машин на природном газе больше, чем электромобилей? И, в отличие от последних, даже при своей заведомой бюджетности метановое авто способно проехать многие сотни километров, не нуждаясь в многочасовых зависаниях возле электророзетки. Да и загрязнения всех видов от такого топлива не столь велики, как от жидких нефтепродуктов, а стоит газ в среднем в 2–2,5 раза меньше.

j1_1.jpg Рис. 1. Наноленты графена видны как белые точки, разбросанные по срезу материала. (Здесь и ниже иллюстрации Tour Group / Rice University).

То есть всё просто замечательно, но, конечно, со своими проблемами. Металлические баллоны для метана дóроги и тяжелы; целиком пластиковых баллонов, по сути, на рынке нет, ибо пластик не слишком хорошо удерживает газ. В то же время баллоны для метана при одинаковом запасе хода должны быть в среднем вчетверо более ёмкими, чем баки для дизтоплива, в силу меньшей плотности даже сжатого газа в сравнении с жидкостью. Сам дополнительный объём найти не так сложно (бак на крыше и так далее), а вот с ростом массы из-за более крупных баков надо что-то делать.

Международная (США, Венгрия, Словения, Индия) исследовательская группа под руководством Джеймса Тура (James Tour) из Университета Райса взялась поправить дело при помощи армирования обычного термопластичного полиуретана нанолентами из графена.

Почему именно ими, а не обычным «листовым» графеном с его идеальной газонепроницаемостью?

Материаловеды резонно посчитали, что, пока нет технологий массового производства качественного графена (хотя на днях сообщалось о появлении и такой технологии), в эти дебри нечего и соваться. А вот наноленты из графена научились получать методом «разрезания нанотрубок» ещё в 2009 году.

Правильное распределение нанолент шириной в 200–300 нм, по словам исследователей, может обеспечить почти такую же непроницаемость конечного материала, как и сплошная графеновая плоскость.

Чтобы испытать свойства ёмкости из термопластичного полиуретана, укреплённого графеновыми нанолентами, по одну сторону от неё воздух откачали до технического вакуума, а по другую — закачали азот под давлением. Контрольный образец неармированного пластика показал полную потерю азота через 100 с. Армированный же материал и через тысячу секунд не проявил заметной потери давления. Уменьшение содержания азота (из-за его утечки через термопластичный полиуретан) удалось зарегистрировать только через 18 часов — результат, сравнимый с эффективностью лучших металлических баллонов.

Важно и то, что лишь 0,5% итогового композита пришлось на наноленты, то есть речь идёт о сравнительно малом расходе армирующего компонента.

Но овчинка стоит выделки не только из-за миллионов автомобилей и автобусов на метане, которые в результате внедрения такого материала значительно снизят как вес, так и (до некоторой степени) стоимость.

j2_1.jpg Рис. 2. Те же наноленты при большем увеличении.

Вспомним о такой, казалось бы, банальной вещи, как производство массовых напитков, разливаемых в пластиковые ёмкости. Это и минеральная вода, и пиво, и газировки всех видов. И все они через несколько месяцев хранения «в пластике» теряют значительную часть своих «пузырьков». Впрочем, тут механизм снижения качества пластика скорее противоположен: бутылка пропускает кислород внутрь так же хорошо, как и углекислый газ (из газировки) — наружу. В итоге пиво (а мы ведь так о нём радеем) постепенно портится, сокращая свою жизнь в пластиковой бутылке… (Правда, если совсем честно, портиться оно начинает почти сразу, из-за чего вкус пива из стеклянной и пластиковой тары различается ещё до истечения срока годности продукта.)

Поскольку новое армирование обеспечивает газонепроницаемость на уровне металлов, газовая диффузия в бутылках на его основе будет неотличима от той, что имеет место в стеклянной таре, поэтому качество хранящихся «в пластике» напитков попросту… придёт в норму.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале ACS Nano.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2013/armirovanie-nanolentami-znachitelno-uluchshit-kharakteristiki-plastikov-0

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта