Легкий, міцний і міцний, відкрив унікальні полімерні волокна
Електроспінінг мультифібрилярного поліакрилонітрильного волокна.
Надзвичайно еластичні та розтяжні, і в той же час міцні та легкі, як пір’я, матеріали з цим надзвичайним поєднанням властивостей терміново потрібні у багатьох галузях промисловості, а також у медицині, а також представляють великий інтерес для наукових досліджень. В даний час дослідницька група з Університету Байройта розробила полімерні волокна саме з цими властивостями. Полімерні волокна були охарактеризовані спільно з партнерами з Німеччини, Китаю та Швейцарії.
«Виявлені нами волокна можуть бути легко виготовлені за допомогою високотехнологічних процесів, які вже встановлені в промисловості, - на основі полімерів, доступних у всьому світі. Одне волокно тонке, як людське волосся, важить менше плодової мухи, але при цьому дуже міцне: воно може підняти вагу в 30 грам, не розриваючись. Це відповідає приблизно 150 000 разів вазі плодової мухи. Експерименти з високою міцністю на розрив цих волокон виявляють їх надзвичайну в'язкість. Це означає, що кожне окреме волокно може поглинати багато енергії », - пояснює проф. Андреас Грейнер, завідувач кафедри хімії високомолекулярних молекул II Університету Байройта, який керував дослідженням. Також були задіяні дослідники з Форшунгсцентрум Юліх, Університет Мартіна Лютера Галле-Віттенберг, Інститут мікроструктури матеріалів та систем Фраунгофера IMWS, Ахенський університет RWTH, Нарчанський університет Цзянсі, Цюріх ETH.
Завдяки своїм особливим властивостям полімерні волокна ідеально підходять для технічних компонентів, які піддаються великим навантаженням. Вони дають можливість інноваційних застосувань у найрізноманітніших областях, наприклад, у текстильній промисловості або медичних технологіях, в автомобільній техніці або в аерокосмічній промисловості. Крім того, полімерні волокна легко переробляються. «Ми впевнені, що завдяки результатам наших досліджень ми відкрили двері для нового, перспективного класу матеріалів. Найближчим часом можна очікувати практичних застосувань від промисловості. У галузі полімерних технологій наші волокна зможуть надати цінні послуги у подальших дослідженнях та розробці високоефективних функціональних матеріалів », - говорить Грейнер.
Хімічною основою цих перспективних волокон є поліакрилонітрил. Одне волокно, діаметр якого становить приблизно 40000 нанометрів, у свою чергу складається з до 4000 надтонких волокон. Ці фібрили пов’язані між собою невеликими кількостями добавки. Тривимірні рентгенівські знімки показують, що фібрили всередині волокна майже без винятку розташовані в одному поздовжньому напрямку. «Ми підготували ці полімерні волокна в лабораторії для електропресування в Університеті Байройта та детально перевірили їх властивості та поведінку. Унікальна міцність у поєднанні з високою в’язкістю завжди нас зачаровувала ”, - повідомляє вчений з полімеру Байройт, професор д-р. Сіма Агарвал.
Першим автором дослідження, опублікованого в "Science", є докторант хімії Байройта Сяоцзян Ляо. «Мені дуже приємно, що я зміг внести свій внесок у цей успіх у дослідженні матеріалознавства в рамках своєї докторської дисертації. Інтенсивні міждисциплінарні контакти між хімією, фізикою та матеріалознавством у містечку Байройт дали мені важливі ідеї в останні роки », - говорить Ляо.