Банановые волокна предложили использовать в производстве автомобилей
Исследование показало, что волокна плантанов, растения семейства банановых, можно использовать в автомобильной промышленности. Из них получается прочный и дешевый материал для производства деталей.
Материалы из натуральных волокон не ржавеют и не подвержены коррозии, в отличие от стали и алюминия. К тому же с ними легко работать: они прочные и хорошо подавляют шумы и вибрацию. Производители автомобилей используют их для изготовления дверных панелей, внутренних крышек двигателей и шумоизоляции. К сожалению, композитные материалы из натуральных волокон недостаточно гибкие и растяжимые, что усложняет изготовление большого количества деталей.
Исследователи из Университета Йоханнесбурга предложили использовать плантаны (крупные овощные бананы, распространенные в Африке, Азии и Южной Америке) в автомобильной промышленности. Вместе с углеродными нанотрубками и эпоксидной смолой они образуют природный полимерный нанокомпозитный материал.
«Соединение плантана с углеродными нанотрубками повышает механическую и тепловую прочность композита. Эти улучшения делают его конкурентоспособным материалом для некоторых автомобильных деталей», - рассказал профессор Тянь-Цзянь Джен, ведущий научный сотрудник исследования и заведующий кафедрой машиностроения Университета Йоханнесбурга.
а) Необработанное волокно плантана; b) обработанное волокно плантана
По мнению ученых, производство автомобильных деталей из натуральных материалов имеет ряд преимуществ: это возобновляемый и недорогой ресурс, который обладает высокой удельной прочностью и жесткостью при небольшой плотности.
«Использование автомобильных деталей, изготовленных из таких композитов, позволяет снизить массу транспортного средства. Это сделает его более безопасным и экономичным. К тому же компоненты не будут ржаветь или разрушаться, как металлы», - говорит доктор Патрик Эхи Имоисили, постдокторант кафедры машиностроения. Однако он отмечает, что у таких материалов есть и серьезные недостатки: способность поглощать воду, низкие ударная вязкость и термостойкость - эти проблемы еще предстоит решить.
Исследователи изготовили компрессионно-формованный стресс-тестовый объект. Они использовали одну часть несъедобных волокон плантана, полученных из псевдостеблей растений, четыре части эпоксидной смолы и углеродные нанотрубки. Испытания показали, что композит, содержащий 1% нанотрубок, обладает лучшей прочностью и жесткостью по сравнению с одной только эпоксидной смолой. Их наличие также повысило ударную вязкость и термостойкость.
Использование продовольственных культур в промышленности может привести к нехватке продуктов в бедных регионах. Кроме того, производители автомобилей будут нуждаться во все большем объеме материалов, который может сокращаться, если урожай будет низким, а это навредит производству. Однако в случае с плантанами риск возникновения этих проблем невелик, поскольку фермеры считают их псевдостебли отходами и выбрасывают после сбора урожая.
Автор: Мария Кривоченко
Ссылка на источник
Материалы из натуральных волокон не ржавеют и не подвержены коррозии, в отличие от стали и алюминия. К тому же с ними легко работать: они прочные и хорошо подавляют шумы и вибрацию. Производители автомобилей используют их для изготовления дверных панелей, внутренних крышек двигателей и шумоизоляции. К сожалению, композитные материалы из натуральных волокон недостаточно гибкие и растяжимые, что усложняет изготовление большого количества деталей.
Исследователи из Университета Йоханнесбурга предложили использовать плантаны (крупные овощные бананы, распространенные в Африке, Азии и Южной Америке) в автомобильной промышленности. Вместе с углеродными нанотрубками и эпоксидной смолой они образуют природный полимерный нанокомпозитный материал.
«Соединение плантана с углеродными нанотрубками повышает механическую и тепловую прочность композита. Эти улучшения делают его конкурентоспособным материалом для некоторых автомобильных деталей», - рассказал профессор Тянь-Цзянь Джен, ведущий научный сотрудник исследования и заведующий кафедрой машиностроения Университета Йоханнесбурга.
а) Необработанное волокно плантана; b) обработанное волокно плантана
По мнению ученых, производство автомобильных деталей из натуральных материалов имеет ряд преимуществ: это возобновляемый и недорогой ресурс, который обладает высокой удельной прочностью и жесткостью при небольшой плотности.
«Использование автомобильных деталей, изготовленных из таких композитов, позволяет снизить массу транспортного средства. Это сделает его более безопасным и экономичным. К тому же компоненты не будут ржаветь или разрушаться, как металлы», - говорит доктор Патрик Эхи Имоисили, постдокторант кафедры машиностроения. Однако он отмечает, что у таких материалов есть и серьезные недостатки: способность поглощать воду, низкие ударная вязкость и термостойкость - эти проблемы еще предстоит решить.
Исследователи изготовили компрессионно-формованный стресс-тестовый объект. Они использовали одну часть несъедобных волокон плантана, полученных из псевдостеблей растений, четыре части эпоксидной смолы и углеродные нанотрубки. Испытания показали, что композит, содержащий 1% нанотрубок, обладает лучшей прочностью и жесткостью по сравнению с одной только эпоксидной смолой. Их наличие также повысило ударную вязкость и термостойкость.
Использование продовольственных культур в промышленности может привести к нехватке продуктов в бедных регионах. Кроме того, производители автомобилей будут нуждаться во все большем объеме материалов, который может сокращаться, если урожай будет низким, а это навредит производству. Однако в случае с плантанами риск возникновения этих проблем невелик, поскольку фермеры считают их псевдостебли отходами и выбрасывают после сбора урожая.
Автор: Мария Кривоченко
Ссылка на источник