11.11.2020 - University of Science and Technology of China

Material bioinspirado para expulsar los plásticos

Duro, fuerte y resistente al calor

La vida moderna depende estrechamente de los plásticos, a pesar de que la producción basada en el petróleo crea serios desafíos ambientales. La industria opta por utilizar materiales sostenibles debido a sus limitadas propiedades mecánicas o complejos procesos de fabricación. Una estrategia avanzada para diseñar y producir materiales estructurales sostenibles de alto rendimiento es de gran necesidad.

Un nuevo material bioinspirado está aquí para superar a los plásticos basados en el petróleo. Un equipo dirigido por el profesor Shu-Hong Yu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) informa de un método para fabricar materiales con una estructura similar a la del nácar a partir de fibras derivadas de la madera y la mica, con adaptación a la producción en masa, buena procesabilidad y coloración afinable.

El nácar natural tiene una estructura ordenada jerárquicamente en niveles de múltiples escalas, como los ladrillos y el mortero, lo que le permite ser tanto fuerte como resistente. Inspirados por el nácar, los investigadores imitan la estructura ordenada de ladrillos y mortero utilizando la microplaca de mica recubierta de TiO2 (TiO2-mica) y la nanofibra de celulosa (CNF) por el propuesto método de ensamblaje de deformación direccional.

Este método presiona directamente el hidrogel de mica de TiO2 y CNF, mientras mantiene el tamaño en las direcciones del plano sin cambios. El grosor del hidrogel se reduce drásticamente y los materiales se construyen directamente con la estructura de ladrillo y mortero altamente ordenada.

A nanoescala, los nano-granos de TiO2 en la superficie de la mica de TiO2 conducen a una eficiente disipación de energía por deslizamiento friccional durante la extracción de la mica de TiO2. Toda la estructura ordenada jerárquicamente a niveles de multiescala contribuye a la redistribución de la carga y a la mejora de la resistencia.

Los materiales obtenidos tienen una excelente resistencia (~281 MPa) y tenacidad (~11,5 MPa m1/2), que son más de 2 veces superiores a las de los plásticos de ingeniería de alto rendimiento (por ejemplo, poliamidas, policarbonato aromático), lo que los convierte en un fuerte competidor de los plásticos basados en el petróleo.

Aún mejor, estos materiales se adaptan a temperaturas que oscilan entre -130 °C y 250 °C, mientras que los plásticos normales se ablandan fácilmente a alta temperatura. Por lo tanto, estos materiales son más seguros y fiables a temperaturas altas o variables.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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