Исследователи Университета Британской Колумбии в Оканагане адаптировали метод, изначально разработанный для бальзамирования человеческих останков, чтобы усилить свойства биокомпозитов и сделать их прочнее.
По словам профессора машиностроения UBCO доктора Аббаса Милани, благодаря инновациям в области новых материалов и экологически чистых композитов легко упустить из виду такие материалы, как бамбук и другие натуральные волокна. Эти волокна в настоящее время используются во многих областях, таких как производство одежды, автомобильная промышленность , упаковка и строительство.
Его исследовательская группа нашла способ не только укрепить эти волокна, но и уменьшить их склонность к деградации с течением времени, что делает их еще более экологичными.
«Бамбук обладает почти такой же прочностью, как и мягкая сталь, но при этом обладает большей гибкостью», — говорит д-р Милани, директор-основатель Исследовательского института материалов и производства. «Благодаря небольшому весу, стоимости и широкой доступности бамбук — это многообещающий материал, но до сих пор у него был один большой недостаток».
Бамбук является одним из самых собираемых и используемых натуральных волокон в мире: ежегодно производится более 30 миллионов метрических тонн. Однако его натуральные волокна могут впитывать воду и со временем разрушаться и ослабевать из-за поглощения влаги и воздействия погодных условий.
Используя процесс, называемый пластинацией, для обезвоживания бамбука, исследовательская группа затем использует его в качестве армирующего материала с другими волокнами и материалами. Затем они превращают его в новый высокоэффективный гибридный биокомпозит.
Пластинация, впервые разработанная Гюнтером фон Хагенсом в 1977 году, широко использовалась для долговременного сохранения останков животных, людей и грибов, а теперь нашла применение в передовых материалах. Пластинация обеспечивает прочность композитного материала как при кратковременном, так и при длительном использовании , говорит Даанвир Дхир, соавтор отчета и недавний выпускник Университета Британской Колумбии в Оканагане.
«Композит из пластинированного бамбука был смешан со стеклянными и полимерными волокнами, чтобы создать материал, который легче и в то же время более прочный, чем аналогичные композиты», — говорит Дхир. «Эта работа уникальна, поскольку ранее не проводилось исследований по использованию таких пластинированных натуральных волокон в полимерных композитах, армированных синтетическим волокном».
Дхир говорит, что этот новый прочный гибридный композит из бамбука, тканого стекловолокна и полипропилена, обработанный методом пластинации, имеет многообещающее будущее.
Исследование, проведенное при поддержке промышленного партнера NetZero Enterprises Inc., показывает, что добавление к бамбуку лишь небольшого количества пластинированных материалов может повысить способность композита поглощать удары без потери его эластичных свойств. Это также снижает скорость деградации материала.
Необходимо проделать дополнительную работу по оптимизации этого процесса, поскольку Дхир говорит, что в настоящее время пластинация требует много времени. Но он отмечает, что открытие правильного состава пластинированных натуральных волокон приведет к значительному сокращению неразлагаемых отходов во многих отраслях промышленности с меньшим воздействием на окружающую среду.
Будущие исследования проводятся для оптимизации и изучения эффекта пластинирования других натуральных волокон , таких как лен и конопля. Исследователи также предлагают провести анализ жизненного цикла материалов в различных приложениях и сравнить их с непластинированными образцами. Это позволит получить более четкое представление о соответствующем компромиссе между воздействием на окружающую среду и эффектами механической прочности.
«Биокомпозиты продолжают находить новые применения в парадигме экономики замкнутого цикла», — добавляет д-р Милани. «Инновации в методах, используемых для разработки этих композитов, обеспечат преимущества в будущем».
Исследование опубликовано в Journal Composite Structures.
