Biorenewable mxene@cnt/pbf nanocomposieten met hoge prestaties en herverwerking. Credit: Nimte
Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Zhu Jin van het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) van de Chinese Academy of Sciences (CAS) heeft een nieuw op bio gebaseerde polyester nanocomposiet gesynthetiseerd met hoge prestaties en herverwerking door een in-situ innovatieve katalysestrategie. De studie was gepubliceerd in Nano-micro letters.
Hernieuwbare biobased materialen tonen veelbelovend bij het vervangen van traditionele kunststoffen en bieden een milieuvriendelijke oplossing voor de wereldwijde energiecrisis en milieuvervuiling. De 2,5-furanodicarbonzuur (FDCA) gebaseerde polyesters, met name, zijn veelbelovende kandidaten voor duurzame en recyclebare verpakkingsmaterialen.
De algehele eigenschappen van deze biobaseerde polyesters komen echter nog niet overeen met die van petrochemisch gebaseerde kunststoffen, voornamelijk vanwege beperkingen in moleculair en microstructureel ontwerp.
Om dit aan te pakken, gebruikten onderzoekers tweedimensionale (2D) mxene nanosheets om eendimensionale (1D) koolstof nanobuis (CNT) vezels in te kapselen, wat resulteerde in dendritische mxene@cnt heterostructuren met verbeterde dispersie en structurele stabiliteit. Deze innovatieve heterostructureerde mxene@cnt fungeert als een katalysator, nucleator en interface -enhancer voor polyesters.
Door de dendritische mxene@CNT in te bedden in een op bio gebaseerde polybutyleen furandicarboxylaat (PBF) matrix, werd de mxene@cnt/pbf (MCP) nanocomposiet gesynthetiseerd door in-situ katalytische polymerisatie en hete persen.
Dankzij de multi-scale energiedissiperende structuur heeft de MCP-nanocomposiet indrukwekkende mechanische eigenschappen bereikt, inclusief een sterkte van ongeveer 101 MPa, stijfheid van ongeveer 3,1 GPa en hardheid van ongeveer 130 MJ M M M M in-3.
In vergelijking met verschillende commerciële bio-gebaseerde materialen en kunststoffen, vertoont het MCP-nanocomposiet weerstand tegen UV-licht, oplosmiddelen en verbeterde gasbarrièreprestaties tegen O2Co2en h2O. met name, de nanocomposiet behoudt 90% van zijn sterkte na vijf recyclingcycli.
De integratiestrategie van katalyse en grensvlakversterking gepresenteerd in deze studie maakt de weg vrij voor vooruitgang in krachtige polyestermaterialen. Deze multifunctionele BIO-gebaseerde MCP-nanocomposite biedt een levensvatbaar duurzaam alternatief voor petroleumgebaseerde kunststoffen in verpakking en technische toepassingen, wat een belangrijke stap vormt in de richting van het bereiken van doelen van koolstofneutraliteit.
Meer informatie:
Hao Wang et al, robuuste en opwerkingbare bioreneweerbare polyester nanocomposieten in situ gekatalyseerd en versterkt door dendritische mxene@cnt heterostructuur, Nano-micro letters (2025). Doi: 10.1007/S40820-025-01682-8
Verstrekt door de Chinese Academie van Wetenschappen
