Создан аналог углеродного волокна на основе древесины плантана
Углеродное волокно — это прочный и легкий материал, который отличается не только своими свойствами, но и внушительной стоимостью. Однако южноафриканские ученые разработали более дешевую и надежную альтернативу, волокна для которой извлекают из растений плантана.
Во главе с профессором Тянь-Чиеном Дженом исследователи из Йоханнесбургского университета начали с получения «псевдостеблей» плантана из собранных в Нигерии культур — эта часть растения несъедобна и обычно просто выбрасывается.
Затем с помощью водооталкивания исследователи разделили плантановую массу на отдельные волокна, составляющие стебли растения. В течение четырех часов эти волокна замачивали в 3% растворе едкого натра, сушили, несколько минут обрабатывали высокочастотным микроволновым излучением, а затем диспергировали в этаноле, чтобы они не «сгустились».
В результате волокна стали куда лучше связываться с эпоксидной смолой, содержащей небольшое количество углеродных нанотрубок. Лучшей смесью оказалась комбинация из одной части плантановых волокон и четырех частей смолы, при этом трубки составляли всего 1% от массы материала. Эту смесь поместили в форму и прессовали при комнатной температуре в течение 24 часов.
В результате получился легкий и прочный композит. Во время лабораторных испытаний выяснилось, что они на 31% прочнее на растяжение и на 34% прочнее на изгиб, чем куски смолы соответствующего размера. Кроме того, материал лучше проводит тепло и поглощает кинетическую энергию.
Если данная технология будет развиваться и дальше, то не исключено, что в будущем на рынке появится более дешевый, и при этом не менее надежный аналог углеродному волокну. «Использование деталей, изготовленный из плантанового волокна, поможет снизить массу автомобиля, а значит снизит расход топлива и сделает конструкцию более безопасной. Кроме того, такие детали не будут ржаветь, оставаясь прочными и долговечными», пишет в заключении к работе доктор наук Патрик Эхи Имоисили.
Статья о данном исследовании была опубликована в журнале Journal of Materials Research and Technology.
