Incorporarea nanoparticulelor în plastic permite fabricarea de materiale nano-armate, mai ușoare și cu proprietăți personalizate.

materialelor plastice

Un material polimeric compozit combină o matrice polimerică denumită în mod obișnuit o matrice plastică cu alte componente. De exemplu, un material compozit utilizat în mod obișnuit în industria auto este PET (teraftalat de polietilenă) împreună cu fibra de sticlă scurtă. Când armătura transportată de polimer (fibrele de sticlă din exemplul nostru) devine una dintre dimensiunile sale în domeniul nanometrilor (10-9 m; de 9 ori mai mică de un metru), materialul compozit se numește nanocompozit.

În prezent, progresele în nanotehnologie câștigă repercusiuni sociale, în special cele axate pe medicină, cum ar fi investigarea unor noi tratamente împotriva cancerului. Dar Ce contribuții poate aduce utilizarea nanocompozitelor pentru societate ca înlocuitori ai materialelor plastice utilizate în prezent? Pentru a răspunde la această întrebare este necesar să schimbați ? cipul ? și să credem că proprietățile unui material pot fi foarte diferite de cele ale aceluiași material sub forma unei nanoparticule. S-ar putea spune că coborând scara mărimii, urcați pe scara proprietăților. De exemplu, un nanotub de carbon are o rezistență la tracțiune (forța maximă pe care o poate rezista un material înainte de a se sparge) de aproximativ 40 de ori mai mare decât fibrele de carbon utilizate la fabricarea rachetelor de tenis.

În plus, trebuie luat în considerare faptul că proprietățile îmbunătățite pot furniza sinergii, adică, mai multe proprietăți pot fi mărite în același timp (în cazul nanotuburilor de carbon, conductivitate electrică). Acest lucru face posibilă dezvoltarea de materiale personalizate care îndeplinesc în același timp diverse cerințe tehnice.

Utilizarea nanocompozitelor permite ușurarea materialului, cu beneficiile economice și de mediu pe care le presupune acest lucru. Cantitatea de nanoparticule care trebuie încorporată în matricea polimerică este considerabil redusă în comparație cu armăturile tradiționale, trecând de la 35% din greutatea fibrei de sticlă la 3% (sau mai puțin) din greutatea nanoparticulelor.

În prezent, comercializarea nanocompozitelor sau nanoparticulelor cu care să se dezvolte și să se obțină aceste materiale face primii pași. Există deja vopsele comerciale care conțin nanoparticule de oxid de titan care le conferă proprietatea de autocurățare sau a componentelor interiorului mașinilor sau a aparatelor electrice cu nanoparticule de argint cu proprietăți bactericide.

Un factor este esențial pentru obținerea la maximum a nanoparticulelor: dispersia lor corectă în matricea polimerică atunci când sunt încorporate în polimeri. Principalele proiecte de cercetare desfășurate în acest domeniu sunt axate pe studiul strategiilor de dispersie și compatibilizare a nanoparticulelor în diferite matrice, pentru a obține un produs omogen cu proprietăți îmbunătățite care nu pot fi realizate cu armături convenționale.

  • Cu nanotuburi de carbon Nanocompozite au fost dezvoltate încorporând nanotuburi de carbon pe o matrice de TPE (elastomer termoplastic pe bază de SBS stiren-butadien-stiren). Această combinație a reușit să îmbunătățească duritatea și proprietățile de conductivitate electrică ale materialului., precum și creșterea modulului prin creșterea conținutului de nanotuburi. În funcție de deformarea la care este supus, proprietățile electrice ale materialului se schimbă, deci ar putea fi folosit ca senzor. Atunci când deformarea materialului este critică, starea sa de deformare ar putea fi cunoscută printr-o simplă măsurare a conductivității.
  • Cu nanotuburi pe bază de molibden Nanocompozitele pe bază de poliamidă cu nanotuburi anorganice pe bază de molibden câștigă duritate și, de asemenea, îmbunătățesc rata de uzură cu 50%, adică pierderea în greutate datorată fricțiunii sau fricțiunii materialului scade în comparație cu materialul fără nanoparticule. Această îmbunătățire va permite utilizarea acestor materiale în componente care trebuie să fie deosebit de rezistente la uzură sau abraziune, cum ar fi ghidajele ascensorului.
  • Cu nanoparticule de siliciu Incorporează nanoparticule pe bază de siliciu modificate cu fosfor într-o matrice de PVC îmbunătățirea rezistenței materialului la foc. Când acest polimer îmbunătățit este supus acțiunii unei flăcări, se descompune sau se topește mai mult decât același material fără nanoparticule. În plus, în comparație cu alte substanțe utilizate astăzi, nanoparticulele nu conțin elemente nocive pentru sănătate.

Zeoliții sunt încorporați într-o matrice de polietilenă pentru a produce fibre pentru iarba artificială. Capacitatea polimerului de a absorbi apa și de a menține umezeala crește. Astfel, un teren de sport realizat cu acest tip de iarbă trebuie udat mai rar, economisind astfel apă.

Cristina Crespo Coordonator tehnologic: Proiectare și dezvoltare de materiale și hârtie la Itainnova