Nanokompozyty polimerowe
Nanokompozyty polimerowe – materiały kompozytowe, w których co najmniej jeden składnik ma wymiar w skali nanometrowej (10−9 m). W przypadku kompozytów polimerowych składnikiem tym najczęściej jest wypełniacz, nazywany wówczas nanonapełniaczem. Osnowa polimerowa[a] (inaczej spoiwo polimerowe) i nanonapełniacz oddziałują z sobą na poziomie cząsteczkowym. Dzięki temu nanonapełniacz, o wymiarach poniżej 100 nm, dodany w niewielkiej ilości (zwykle kilka procent) do osnowy może znacznie zmienić wybrane właściwości kompozytu.
Klasyfikacja nanonapełniaczy[edytuj | edytuj kod]
Nanonapełniacze można sklasyfikować ze względu na charakter chemiczny lub rodzaj struktury fizycznej, jednak najczęściej są one klasyfikowane pod względem kształtu cząstek. Wyróżnia się nanonapełniacze:
- 1D – liniowe (np. nanorurki węglowe)
- 2D – płytkowe (np. montmorylonit)
- 3D – proszkowe (np. nanocząstki srebra).
Rola osnowy i nanonapełniacza[edytuj | edytuj kod]
Osnowa jest lepiszczem: spaja wzmocnienie (czyli włókna, zwane też zbrojeniem, do którego niekiedy zalicza się nanonapełniacz), silnie się z nim wiążąc. Nadaje ona pożądany kształt oraz właściwości chemiczne i cieplne. Dzięki osnowie naprężenia są przenoszone na włókna.
Materiały kompozytowe wzmacniane włóknami najczęściej są stosowane w celu zapewnienia zwiększonej wytrzymałości statycznej i zmęczeniowej oraz sztywności. Uzyskuje się to przez wprowadzenie włókien wytrzymałych, sztywnych, lecz zwykle kruchych, do miękkiej i ciągliwej osnowy. Osnowa jedynie przekazuje przyłożone obciążenie do włókien, które w większości je przenoszą, dzięki czemu materiały kompozytowe wykazują dobre właściwości wytrzymałościowe (zarówno w temperaturze pokojowej, jak i podwyższonej).
Metody otrzymywania[edytuj | edytuj kod]
Metody otrzymywania nanokompozytów zawierających montmorylonit można podzielić na dwie grupy:
1. spęcznienie minerału monomerami:
- ciekłymi (w temperaturze pokojowej lub podwyższonej)
- stopionymi (w temperaturze podwyższonej)
- w roztworze lub zawiesinie
We wszystkich trzech metodach po wprowadzeniu monomeru w przestrzenie międzypakietowe minerału przeprowadza się proces jego polimeryzacji.
2. wprowadzenie polimeru w przestrzenie międzypakietowe minerału:
- w roztworze lub zawiesinie
- w stanie stopionym
W tych metodach nanokompozyt otrzymuje się bezpośrednio po zakończeniu procesu.
Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]
Nanokompozyty polimerowe z nanorurkami węglowymi to idealne tworzywo jeśli wymagana jest wysoka czystość (napędy dyskowe), elementy antystatyczne w motoryzacji (zbiorniki paliwowe i elementy układu paliwowego w postaci obudowy filtrów czy modułów pomp), barierowość ograniczająca emisję z układów paliwowych. Zastosowanie przewodzących tworzyw umożliwia elektrostatyczne lakierowanie wielu części samochodowych (zderzaków, kołpaków, obudowy lusterek, uchwytów drzwiowych, elementów wyposażenia kabiny).
Nanowłókna mogą mieć w przyszłości wiele nowych zastosowań, między innymi w technice, inżynierii materiałowej, jak również w medycynie. Wiele ośrodków badawczych prowadzi intensywne badania nad wykorzystaniem ich w leczeniu tkanek miękkich, jako nośników leków lub materiałów opatrunkowych, jako podłoży dla inżynierii tkankowej.
Uwagi[edytuj | edytuj kod]
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ K.N. Braszczyńska-Malik, Z. Pędzich, K. Pietrzak, Z. Rosłaniec, T. Sterzyński, M. Szweycer: Problemy terminologii w kompozytach i wyrobach kompozytowych, „Kompozyty (Composites)”, 5 (2005), 1, s. 20. [dostęp 2018-04-08].
Bibliografia[edytuj | edytuj kod]
- Joanna Barton, Arkadiusz Niemczyk, Krystyna Czaja, Łukasz Korach, Beata Sacher-Majewska. Kompozyty, biokompozyty i nanokompozyty polimerowe. Otrzymywanie, skład, właściwości i kierunki zastosowań. „Chemik”. 68 (4), s. 280–283, 2014. [dostęp 2017-02-04]. [zarchiwizowane z adresu].
- Michał Kacperski. Nanokompozyty polimerowe. „Kompozyty (Composites)”. 3 (7), s. 225–232, 2003. [dostęp 2017-02-04]. [zarchiwizowane z adresu].
- Janusz German. Materiały kompozytowe w budownictwie. Cz. I. „Kalejdoskop Budowlany”. 6, s. 14–17, czerwiec 2000. [zarchiwizowane z adresu].
- Janusz F. Rabek: Współczesna wiedza o polimerach. Warszawa: PWN, 2008, s. ?. ISBN 978-83-01-15569-8.