Лек, здрав и жилав. Открити уникални полимерни влакна
Електропредиране на мултифибриларно полиакрилонитрилно влакно.
Изключително еластични и опъващи се, и в същото време жилави и леки като перо - материалите с тази изключителна комбинация от свойства са спешно необходими в много отрасли на промишлеността, както и в медицината и представляват голям интерес за научни изследвания. Сега изследователски екип от университета в Байройт разработи полимерни влакна с точно тези свойства. Полимерните влакна се характеризират заедно с партньори в Германия, Китай и Швейцария.
„Откритите ни влакна могат лесно да бъдат произведени чрез високотехнологични процеси, които вече са утвърдени в индустрията - на базата на полимери, които са лесно достъпни по целия свят. Едно влакно е тънко като човешка коса, тежи по-малко от плодова муха и все още е много силно: може да вдигне тегло от 30 грама, без да се разкъсва. Това съответства на около 150 000 пъти теглото на плодова муха. Експериментите с високата якост на опън на тези влакна разкриват изключителната им жилавост. Това означава, че всяко отделно влакно може да абсорбира много енергия “, обяснява проф. Д-р. Андреас Грейнер, притежател на катедрата по макромолекулна химия II в университета в Байройт, който ръководи изследването. Участваха и изследователи от Forschungszentrum Jülich, Университета на Мартин Лутер Хале-Витенберг, Институт за микроструктура на материали и системи на Фраунхофер IMWS, RWTH Aachen University, Jiangxi Normal University, Nanchang и ETH Zurich.
Поради своите специални свойства, полимерните влакна са идеални за технически компоненти, които са изложени на големи натоварвания. Те дават възможност за иновативни приложения в най-различни области, например в текстилната промишленост или медицинските технологии, в автомобилната техника или в космическата индустрия. Освен това полимерните влакна лесно се рециклират. „Сигурни сме, че с резултатите от нашите изследвания сме отворили вратата към нов, перспективен клас материали. В близко бъдеще могат да се очакват практически приложения от индустрията. В областта на полимерната наука нашите влакна ще могат да предоставят ценни услуги при по-нататъшни изследвания и разработване на високоефективни функционални материали “, казва Greiner.
Химичната основа на тези обещаващи влакна е полиакрилонитрил. Едно влакно, което има диаметър около 40 000 нанометра, от своя страна се състои от до 4000 ултра тънки влакна. Тези фибрили са свързани с малки количества добавка. Триизмерните рентгенови изображения показват, че фибрилите във влакното са почти без изключение подредени в една и съща надлъжна посока. „Подготвихме тези полимерни влакна в лаборатория за електропредене в университета в Байройт и изпробвахме обстойно техните свойства и поведение. Уникалната здравина в комбинация с висока издръжливост винаги ни е очаровала ”, съобщава байройтският полимерен учен проф. Д-р. Сиема Агарвал.
Първият автор на изследването, публикувано в "Science", е докторант по химия на Bayreuth Xiaojian Liao. „Много съм доволен, че успях да допринеса за този успех в изследването на материалите като част от докторската ми дисертация. Интензивните интердисциплинарни контакти между химия, физика и материалознание в кампуса на Байройт ми дадоха важни идеи през последните години “, казва Ляо.