Ученые укрепили перерабатываемый пластик углеродными нанотрубками с кольцом
Одностенные углеродные нанотрубки, дополненные кольцевой молекулой с двумя аминными группами, значительно улучшили механические свойства пластика. Созданный материал может подвергаться переработке четыре раза с сохранением свойств.
Существует два типа пластмасс: термопласты, которые могут плавиться и формоваться, и термореактивные пластмассы, которые не плавятся при высоких температурах из-за прочных химических связей между полимерными цепями. Термореактивные пластмассы хорошо выдерживают удары и механические нагрузки, их слабое место — хрупкость. Для усиления можно использовать углеродные волокна. Это решение дает производить прочные, но неперерабатываемые шлемы и спортивное оборудование.
Научная группа под руководством Эмилио Переса (Emilio Pérez) изучает стратегии улучшения механических свойств перерабатываемых пластиков. Основной интерес исследователей — «ковалентная адаптируемая сеть», пластик с похожей на термореактивную структурой и возможностью при желании разорвать связи между полимерными цепями с помощью воды или температуры.
Недавно ученые впервые использовали для усиления пластика вариант углеродных нанотрубок с механически закрепленными кольцевыми молекулами, MINT (mechanically interlocked carbon nanotubes). Кольцевую молекулу формируют, замыкая в процессе синтеза U-образную основу для кольца вокруг нанотрубки.
Химически они не взаимодействуют, кольцо может перемещаться по нанотрубке. Такая модификация позволила значительно улучшить механические свойства материала. О результатах исследования ученые рассказали в журнале Advanced Functional Materials.
К нанотрубке прикрепляются кольцевые органические молекулы, образуя прочную и гибкую связь. Эти молекулы формируются отдельным семиступенчатым синтезом. Механическое крепление колец позволяет им относительно свободно передвигаться по нанотрубке. Исследователи добавили к кольцам две аминогруппы для образования ковалентных связей с полимером на стороне кольца. Свойства чистых нанотрубок могут значительно ухудшиться от образования ковалентной связи с полимерами.
Исследователи добились полной передачи напряжений от полимера к нанотрубкам. Их модуль Юнга — мера возможности сопротивления растяжению и сжатию — 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 процентов, а прочность на разрыв — на 100 процентов. Эти характеристики сохраняются после четырех 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 легких автомобилей и самолетов позволит экономить топливо.
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии