Блэксбург, Вирджиния - Существует много ажиотажа по поводу включения наночастиц в полимеры из-за способности улучшать различные свойства с помощью лишь небольшого процента частиц. «Вы можете улучшить барьер для газов, таких как водород, углекислый газ и кислород. Вы можете увеличить прочность материала с небольшим увеличением веса», - сказал Дон Бэрд, профессор химического машиностроения в Технологическом институте Вирджинии.
Но есть проблемы. «В то время как 1 процент по весу наночастиц резко изменяет свойства материала, 2 или 3 процента вряд ли обеспечивают какое-либо дополнительное улучшение», - сказал он.«Частицы просто слипаются друг с другом и тем самым уменьшают преимущества, связанные с площадью поверхности отдельных частиц».
Еще одна проблема заключается в том, что введение наночастиц изменяет свойства текучести полимера, что приводит к потенциальным проблемам с обработкой.
Исследовательская группа Бэрда из Технологического института Вирджинии разработала метод улучшения дисперсии или расслаивания отдельных наночастиц в полимеры. Он представит свое исследование на 230-м Национальном собрании Американского химического общества, которое пройдет в Вашингтоне, округ Колумбия, с 28 августа по сентябрь. 1. «В документе будет показано, как мы диспергируем наночастицы и как мы используем свойства текучести для контроля дисперсии», - сказал он.
Используя сверхкритический диоксид углерода, исследователи смогли расщепить наночастицы при более высоких концентрациях, что привело к дальнейшему улучшению механических свойств по сравнению с тем, что в настоящее время возможно при использовании только механического смешивания. «Углекислый газ растворим во многих полимерах. Он прикрепляется к частицам, так что они не прикрепляются друг к другу, и помогает распределить частицы по всему полимеру. Это доброкачественное натуральное вещество», - сказал Бэрд.
Реологические свойства, включая нормальные напряжения (упругие свойства) и реакцию релаксации напряжений, используются для контроля дисперсии частиц.
Исследователи также обнаружили, что изменение характеристик текучести является хорошей новостью - это свидетельствует о том, что материал будет демонстрировать улучшенные механические свойства.
Команда Бэрда заметила, что наночастицы глины, хорошо диспергированные в полипропиленовых и поликарбонатных пластмассах, способствуют ориентации или выравниванию полимерной цепи, а затем замедляют релаксацию или потерю ориентации. «В результате они заставляют полимерные цепи вести себя как более длинные цепи или цепи с более высокой молекулярной массой. Материал прочнее, чем можно было бы ожидать, учитывая размер полимерной цепи».
Указывая на катушку волокна, Бэрд сказал: «Если бы она содержала наночастицы и была растянута, вполне возможно, что из волокна можно было бы сплести жилет, который остановил бы пулю. Обычный полимерный материал с хорошо диспергированным высоким содержанием (8%) наночастиц может обладать исключительными механическими свойствами».
Он представит доклад «Влияние наночастиц глины на нелинейную реологию полимерных расплавов (Poly 248)» в 11:20 в понедельник, 29 августа, в зале D-E отеля Grand Hyatt программы Премии Германа Марка в честь Дона Пола.
Узнайте больше об исследовании Бэрда на