Композиционный материал из лигнина и нейлона для аддитивного производства

Coatings Today
20.03.2019 310

Специалисты лаборатории ORNL создали состав, способствующий развитию нового прибыльного применения неперерабатываемого побочного продукта биопереработки — лигнина.

«Поиск новых возможностей для использования лигнина может повысить экономику всего процесса биопереработки», — говорит Амит Наскар из Национальной лаборатории Ок-Ридж при Министерстве энергетики, руководитель проекта, в рамках которого ученые из лаборатории ORNL создали формулу возобновляемого сырья для 3D-печати, предлагающую новое выгодное использование лигнина — материала, остающегося после обработки биомассы. Лигнин придает растениям устойчивость, а также не позволяет превратить биомассу в полезные продукты.

Состав, предложенный исследователями, сочетает в себе устойчивый к плавлению лигнин древесины твердых пород с легкоплавким нейлоном и углеродным волокном, и позволяет создать композиционный материал, который, согласно заявлениям, обладает идеальными характеристиками для экструзии, прочностью сварного шва между слоями в процессе печати, а также отличными механическими свойствами. Это весьма тонкая работа, поскольку лигнин легко обугливается. В отличие от таких широко используемых композиционных материалов, как акрилонитрилбутадиенстирол, лигнин можно нагреть только до определенной температуры для размягчения и выдавливания из сопла 3D-принтера. Продолжительное воздействие тепла значительно повышает его вязкость, что затрудняет выдавливание.

Однако когда команда специалистов ORNL объединила лигнин с нейлоном, они были приятно удивлены, обнаружив, что жесткость композита при комнатной температуре увеличилась, а вязкость в расплавленном состоянии снизилась. Фактически, композиционный материал из лигнина и нейлона показал предел прочности, сходный с одним только нейлоном, а вязкость оказалась ниже стандартных значений для акрилонитрилбутадиенстирола или ударопрочного полистирола.

Ученые провели рассеяние нейронов в высокопоточном ядерном реакторе для производства изотопов и воспользовались передовыми средствами микроскопии в Центре наноматериаловедения на базе Управления научно-исследовательских объектов при Министерстве энергетики в ORNL, чтобы изучить молекулярную структуру композиционного материала. Они пришли к следующим заключениям: По словам Наскара, сочетание лигнина и нейлона «оказало на композит почти смазывающее или пластифицирующее действие».  Его коллега Нгок Нгуен добавила: «Структурные характеристики лигнина критически важны для повышения пригодности материалов к 3D-печати».

Ученым из ORNL также удалось ввести лигнин в большем процентном соотношении (40-50 вес.%), что оказалось новым достижением в разработке печатного материала на основе лигнина. Затем в состав добавили 4-16% углеродного волокна. Новый композиционный материал легче нагревается, быстрее течет, что увеличивает скорость печати и повышает прочность изделия. Патентная заявка на новый композиционный материал находится на рассмотрении, и ведутся работы по усовершенствованию материала и поиски других способов его обработки. В команду ученых из ORNL также входили Ситске Барнс, Кристофер Бауленд, Келли Мик, Кеннет Литтрелл и Джонг Кеум. Исследования финансировались подразделением биоэнергетических технологий под руководством Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии при Министерстве энергетики.

«Возможности ORNL по получению характеристик и синтезу материалов находятся на высочайшем уровне и позволяют превращать такие побочные продукты, как лигнин, в полезные компоненты, создавая тем самым новые потенциальные каналы дохода для промышленности и изобретая новые возобновляемые композиционные материалы для передового производства», — говорит Мо Халил, первый помощник директора лаборатории, занимающейся вопросами энергетики и окружающей среды. 

Лаборатория ORNL подчиняется компании UT-Battelle при Управлении по науке Министерства энергетики, являющейся самым крупным спонсором фундаментальных исследований в области естественных наук в США.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Антимоскитная краска
Антимоскитная краска
Мировой поставщик красок и покрытий, базирующийся в Японии, Kansai Paint Group, на прошлой неделе объявил,…
Coatings Today
24.04.2018
285
Hempel предоставляет покрытие для приливной турбины Orbital O2
Hempel предоставляет покрытие для приливной турбины Orbital O2
Для защиты самой мощной в мире приливной турбины Orbital O2 компания Hempel предоставила высокоэффективные противокоррозионные…
Coatings Today
01.06.2021
156
Система цинкования Asterion обеспечивают защиту от коррозии
Система цинкования Asterion обеспечивают защиту от коррозии
Системы нанесения цинковых и цинк-никелевых покрытий от компании Asterion —Ultra, UltraPlus и UltraMax — обеспечивают…
Coatings Today
03.07.2019
334
Первый прототип электродвигателя для дирижабля Airlander 10
Первый прототип электродвигателя для дирижабля Airlander 10
Компания Collins Aerospace (Шарлотт, штат Северная Каролина, США), совместно с Hybrid Air Vehicles (HAV, Бедфорд,…
11.08.2022
122
Цинковые чешуйчатые пигменты
Цинковые чешуйчатые пигменты
В недавнем пресс-релизе компания Eckart Group, специализирующаяся на производстве пигментов, объявила о выпуске нового цинкового…
13.09.2022
62
Высокопрочный акриловый латекс на основе силоксана
Высокопрочный акриловый латекс на основе силоксана
Ученые разработали акриловый латекс на основе силоксана методом миниэмульсионной полимеризации для покрытий с улучшенной водостойкостью.
18.01.2023
12
Исследования открыли потенциальные возможности для улучшения покрытий
Исследования открыли потенциальные возможности для улучшения покрытий
Новые исследования, проведенные в Бингемтонском университете (Университет штата Нью-Йорк в Бингемтоне), могут привести к созданию…
Coatings Today
27.08.2020
238
Огнестойкие препреги используются в облицовочных панелях Музея будущего
Огнестойкие препреги используются в облицовочных панелях Музея будущего
Компания Notus Composites поставит огнеупорные облицовочные панели, напечатанные на 3D-принтере, для Музея будущего в Дубае.…
Coatings Today
04.04.2019
305
Полублестящее электролитическое покрытие чистым оловом
Полублестящее электролитическое покрытие чистым оловом
Ceramistan 1031 от компании Technic — это ванна для нанесения электролитического покрытия из чистого олова,…
10.08.2022
79