На 81% меньше разрывов. Китайские исследователи создали более прочный пластик из отходов бамбука
Исследователи из Аньхойского сельскохозяйственного университета в Китае разработали композитный материал на основе бамбукового биоугля, прочность которого на разрыв возросла на 81%, а вязкость — на 173%.
Об этом пишет издание Interesting Engineering .
Его также можно использовать для защиты смартфонов и других электронных устройств от электромагнитных помех.
Для создания материала ученые использовали биоуголь, получаемый при нагревании бамбука в среде с ограниченным доступом кислорода. Этот процесс называется пиролизом. Исследователи дополнительно обработали частицы биоугля короткими импульсами электрической энергии, чтобы изменить структуру углерода, а затем применили химическое вещество APTES для улучшения сцепления с пластиком.
Модифицированный биоуголь разместили между слоями двух биоразлагаемых пластиков — полилактида (PLA) и полибутират-адипат-терефталата (PBAT). Такая структура создает пути, по которым электромагнитные волны проходят сквозь материал, теряя энергию.
Лабораторные испытания показали улучшение механических свойств композита. Его прочность на разрыв достигла 25,5 мегапаскаля, что на 81% больше по сравнению с первоначальным показателем. Вязкость возросла на 173% — до 2,68 мегаджоуля на кубический метр.
Способность материала к растяжению до разрыва также более чем удвоилась: показатель вырос с 11,5% до 24,7%. Электропроводность композита составила 12,8 сименса на сантиметр против 1,7 сименса на сантиметр у материала с необработанным биоуглем.
Исследователи также проверили способность композита блокировать электромагнитные помехи в диапазоне частот от 8,2 до 12,4 гигагерца. Средний показатель экранирования составил 36,7 децибела. Для сравнения: аналогичный композит без слоистой структуры, содержащий такое же количество наполнителя, продемонстрировал результат 7,5 децибела.
Основная часть защитного эффекта обеспечивалась поглощением электромагнитных волн, на которое приходилось 30,8 децибела. Отражение составляло лишь 5,9 децибела. По мнению ученых, углеродная структура и слои материала заставляют волны преодолевать более длинный путь внутри композита, благодаря чему они теряют больше энергии.
Команда полагает, что эта разработка может лечь в основу создания компонентов для смартфонов, ноутбуков и других электронных устройств, требующих надежной защиты от электромагнитных помех.