Dodanie drukowanych nanorurek do materiałów polimerowych wyposażyło je w wyjątkowe atrybuty. Ulepszone w ten sposób tworzywa uzyskały doskonałe zdolności przewodzenia prądu i ciepła, co czyni je odpowiednimi do zastosowań między innymi w dziedzinie elektroniki.
Tworzywa sztuczne stanowią fundament niezliczonych dziedzin technologii. Jednak ich naturalne ograniczenia dotyczą wytrzymałości mechanicznej oraz zdolności przewodzenia prądu i ciepła – zwracają uwagę badacze z University of Science and Technology of China.
Aby zniwelować te niedoskonałości polimerów, naukowcy zdecydowali się wzbogacić je o drukowane nanorurki węglowe. Jak wyjaśniają, nanorurki węglowe cechują się znakomitymi właściwościami mechanicznymi, elektrycznymi i termicznymi. Brakowało jednak efektywnych metod ich integracji z materiałami polimerowymi.
„Supertworzywa” przyszłości. To przełomowe odkrycie
W publikacji naukowej „National Science Review” badacze przedstawili uniwersalną metodę, która integruje sieci nanorurek węglowych z termoplastycznymi polimerami. W ten sposób – według naukowców – powstały „supertworzywa”.
Opisując zastosowaną technikę, tłumaczą, że najpierw wygenerowali ciągłe sieci nanorurek węglowych za pomocą metody chemicznego osadzania z fazy gazowej, wykorzystując katalizator przenoszony w strumieniu gazu. Następnie włączyli te sieci do różnych roztworów polimerów, w tym poliamidu 6 (PA6), poliwinylopirolidonu (PVP), poliakrylonitrylu (PAN), poliwęglanu (PC) i polietero-ketono-ketonu (PEKK).
Bazując na zasadzie działania sieci rybackich, zredukowali i zagęścili luźne struktury sieci nanorurek węglowych w roztworach polimerowych. Pozwoliło to na uzyskanie efektywnego połączenia dużej ilości nanorurek z polimerami oraz ich homogenicznej integracji w skali nanometrycznej.
Nowe polimery zrewolucjonizują produkcję sprzętu
Sieć nanorurek, która wykazuje wysoką przewodność elektryczną i termiczną, nadała tworzywom znakomite właściwości elektryczne i termiczne – podkreślają eksperci. Dodatkowo nastąpiła poprawa parametrów mechanicznych, takich jak odporność na rozciąganie.
Niektóre z opracowanych materiałów nadają się również do zastosowania w drukarkach 3D oraz w procesach formowania na gorąco. Jako przykład potwierdzający te możliwości, badacze przy pomocy druku 3D stworzyli z takiego tworzywa radiator, który skutecznie odprowadzał ciepło ze źródła o temperaturze 90 stopni Celsjusza, zapewniając przy tym bardzo efektywne, kierunkowe rozpraszanie ciepła.
Marek Matacz (PAP)
mat/ zan/