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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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