Nanopartikülleri bazı yaygın plastiklere karıştırmak, daha iyi malzemeler veya ambalaj yapmanın bir yoluna işaret ederek kırılmasını zorlaştırdı ve işlenmesini muhtemelen daha kolay hale getirdi.
PVC plastikten yapılan borular, nanoparçacıklar eklenerek geliştirilebilir
Nanopartiküllerin serpilmesi, uzun süredir rahatsız edici plastik üreticileri olan bir sorunun çözümü olabilir – yani, hem güçlü, sert hem de çalışması kolay bir malzeme nasıl yaparsınız?
Çin’deki Jilin Üniversitesi’ndeki Hu-Jun Qian ve meslektaşları buna plastik trilemma diyorlar: bir polimeri daha güçlü veya deforme etmek daha zor hale getirmek, daha kırılgan veya daha az sert yapma eğilimindedir, bu özelliklerin her ikisini de normalde iyileştirmeye çalışırken, malzemeyi daha viskoz ve zorlaştırır.
Bunun üstesinden gelmek için, araştırmacılar polistirenden yapılan nanopartikülleri yaygın olarak kullanılan birkaç plastik malzeme ile karıştırdılar. Örneğin, işitme cihazları ve yapay tırnaklar yapmak için kullanılan bir polimer olan PEMA’ya nanoparçacıkları, akvaryumlarda ve gözlüklerde kullanılan akrilik cam ve inşaat ve ambalajda kullanılan PVC’yi eklediler.
Ekip, ortaya çıkan malzemeleri, örneğin kırılmadan önce ne kadar uzayabileceklerini görmek için bir dizi testten geçirdi. Genel olarak, yeni malzemeler, bazen dramatik bir şekilde farklı testlerde daha iyi performans gösterdi-PEMA’nın nanoparçacıklarla güçlendirildiğinde yaklaşık yüzde 50 daha güçlü olduğunu buldular. Qian, “Bu, daha önce ulaşılamaz mülk kombinasyonlarına sahip yeni nesil polimerler için genel bir tasarım prensibi sunuyor” diyor.
Nanopartiküllerin eklenmesinin neden bu kadar yararlı olduğunu daha iyi anlamak için, araştırmacılar yeni malzemelerin bilgisayar simülasyonlarını da gerçekleştirdiler. Stres altındaki plastikler için, bu simülasyonlar nanopartiküllerin malzeme içinde hareket edebileceğini ve yeniden dağıtabileceğini, böylece başarısız olmak yerine daha yavaş ve sorunsuz bir şekilde deforme olmasına izin verdiğini gösterdi. Hareket etme yetenekleri, eritildiğinde daha kolay akan plastikler için de benzer şekilde faydalıydı. Böylece daha güçlü, daha sert ve uygulanabilirlerdi.
Qian, ekibinin yaklaşımının mevcut endüstriyel süreçlerle uyumlu olduğunu ve büyük miktarlara kadar ölçeklendirilebileceğini söylüyor. “Bu strateji, otomotiv ve havacılık kompozitleri, sürdürülebilir ambalaj, biyomedikal cihazlar ve gelişmiş geri dönüştürülebilir plastikler gibi hafif, güçlü, sert ve kolay işlenebilir malzemeler gerektiren uygulamalarda devrim yaratabilir” diyor.
