Включення наночастинок у пластмаси дозволяє виготовляти наноармовані матеріали, легші та зі спеціальними властивостями.
Композиційний полімерний матеріал поєднує в собі полімерну матрицю, яку зазвичай називають пластичною матрицею з іншими компонентами. Наприклад, композитним матеріалом, який зазвичай використовується в автомобільній промисловості, є ПЕТ (поліетилентерафталат) разом з коротким скловолокном. Коли армування, яке несе полімер (у нашому прикладі скляні волокна), стає одним із його розмірів в діапазоні нанометрів (10-9 м; у 9 разів менше одного метра), композитний матеріал називається нанокомпозитом.
В даний час досягнення нанотехнологій набувають соціальних наслідків, особливо тих, що зосереджені на медицині, таких як розслідування нових методів лікування раку. Але Який внесок може зробити використання нанокомпозитів для суспільства як замінників використовуваних в даний час пластичних матеріалів? Для відповіді на це питання необхідно змінити мікросхему і думати, що властивості матеріалу можуть сильно відрізнятися від властивостей того самого матеріалу у формі наночастинки. Можна сказати, що знижуючись за шкалою розміру, ви піднімаєтесь за шкалою властивостей. Наприклад, вуглецева нанотрубка має межу міцності на розрив (максимальну силу, яку матеріал може витримати до розриву), приблизно в 40 разів більшу, ніж вуглецеві волокна, що використовуються у виробництві тенісних ракет.
Крім того, слід враховувати, що покращені властивості можуть забезпечити синергію, тобто, можна збільшити більше одного майна одночасно (у випадку вуглецевих нанотрубок - електропровідність). Це дає можливість розробляти спеціально виготовлені матеріали, які одночасно відповідають різним технічним вимогам.
Використання нанокомпозитів дозволяє полегшити матеріал, з економічними та екологічними вигодами, які це спричиняє. Кількість наночастинок, що вводяться в полімерну матрицю, значно зменшується порівняно з традиційними армуваннями - від 35% до маси склопластику до 3% (або менше) від маси наночастинок.
В даний час комерціалізація нанокомпозитів або наночастинок, з якими розробляють та отримують ці матеріали, робить перші кроки. Вже існують комерційні фарби, що містять наночастинки оксиду титану, що надають їм властивість самоочищатися або компонентів салону автомобілів або електроприладів з наночастинками срібла з бактерицидними властивостями.
Один із факторів є ключовим для отримання максимуму від наночастинок: їх правильна дисперсія в полімерній матриці, коли вони входять до складу полімерів. Основні дослідницькі проекти, що проводяться в цій галузі, зосереджені на вивченні стратегій диспергування та комбібілізації наночастинок у різних матрицях з метою отримання однорідного продукту з поліпшеними властивостями, яких неможливо досягти за допомогою звичайних підкріплень.
- З вуглецевими нанотрубками Розроблено нанокомпозити, що включають вуглецеві нанотрубки на матриці ТПЕ (термопластичний еластомер на основі SBS стирол-бутадієн-стирол). Ця комбінація зуміла поліпшити властивості твердості та електропровідності матеріалу., а також збільшення модуля за рахунок збільшення вмісту нанотрубок. Залежно від деформації, якій він піддається, електричні властивості матеріалу змінюються, тому його можна використовувати як датчик. Коли деформація матеріалу є критичною, його стан деформації можна дізнатися за допомогою простого вимірювання провідності.
- З нанотрубками на основі молібдену Нанокомпозити на основі поліаміду з неорганічними нанотрубками на основі молібдену набувають твердість, а також покращують швидкість зносу на 50%, тобто втрата ваги внаслідок тертя або тертя матеріалу зменшується порівняно з матеріалом без наночастинок. Це вдосконалення дозволить використовувати ці матеріали в компонентах, які повинні бути особливо стійкими до зносу або стирання, таких як напрямні ліфта.
- З наночастинками кремнію Включіть модифіковані фосфором наночастинки на основі кремнію в матрицю ПВХ поліпшена стійкість матеріалу до вогню. Коли цей посилений полімер піддається дії полум'я, його розкладання або розплавлення займає більше часу, ніж той самий матеріал без наночастинок. Крім того, у порівнянні з іншими речовинами, що використовуються сьогодні, наночастинки не містять елементів, що шкодять здоров’ю.
Цеоліти вбудовуються в поліетиленову матрицю для виготовлення волокон для штучної трави. Збільшується здатність полімеру поглинати воду і утримувати вологу. Таким чином, спортивне поле, виготовлене з цього виду трави, потрібно поливати рідше, тим самим економить воду.
Крістіна Креспо Координатор технологій: Дизайн та розробка матеріалів та паперу в Itainnova