Новый уровень прочности

Научная группа под руководством Эмилио Переса изучает стратегии улучшения механических свойств перерабатываемых пластиков.

Исследователи добились значительного прогресса в этой области, используя углеродные нанотрубки с механически закреплёнными кольцевыми молекулами (MINT).

Кольцевая молекула формируется путём замыкания U-образной основы для кольца вокруг нанотрубки. Химически они не взаимодействуют, кольцо может перемещаться по нанотрубке.

Такая модификация позволила значительно улучшить механические свойства материала.

О результатах исследования учёные рассказали в журнале Advanced Functional Materials.

Исследователи добились полной передачи напряжений от полимера к нанотрубкам. Их модуль Юнга составляет один терапаскаль, что в пять раз выше, чем у стали.

При этом нанотрубки намного легче.

Добавление одного процента нанотрубок по массе увеличивает модуль Юнга всего материала на 77%

, а прочность на разрыв — на 100%.

Эти характеристики сохраняются после четырёх циклов переплавки и переработки композитного материала.

Дополнительное увеличение количества нанотрубок не улучшает свойства материала: важно не количество, а ковалентные связи между нанотрубками и полимером.

Кольцевые молекулы на нанотрубках также не дают им слипаться в крупные агломераты.

Создание пластмасс, столь же прочных, как углеродное волокно, но пригодных для переработки, — важный шаг к более экологичным и устойчивым пластмассам.

Например, производство более лёгких автомобилей и самолётов позволит экономить топливо.