Milieuvriendelijke materialen creëren door cellulose-nanovezels en ananasbladvezels te combineren in epoxycomposieten

Wetenschappers uit Thailand, Frankrijk en Singapore hebben baanbrekend onderzoek gedaan met zowel kleine cellulose nanovezels (CNF) als lange ananasbladvezels (PALF) om sterkere materialen te maken. Ze voegden verschillende hoeveelheden CNF toe aan epoxy en ontdekten dat 1% CNF de slagvastheid aanzienlijk verhoogde. PALF-epoxycomposieten vertoonden aanzienlijke verbeteringen in flexibiliteit en sterkte. De combinatie van CNF en PALF resulteerde in een opmerkelijke toename van de slagvastheid. De bevindingen kunnen een revolutie teweegbrengen in sterkere materiaalontwikkeling.

In dit nieuwe onderzoek, gepubliceerd in Nanomaterialen, doken de wetenschappers in de wereld van ongelooflijk kleine vezels die bekend staan ​​als cellulose nanovezels (CNF) om te zien hoe ze materialen sterker konden maken. Ze concentreerden zich op het maken van composieten met behulp van lange vezels van ananasbladeren (PALF) en een materiaal dat epoxy wordt genoemd. Om de zaken consistent te houden, gebruikten ze altijd 20% PALF in de mix, maar ze varieerden de hoeveelheid CNF met 1%, 3% en 5% van het epoxymengsel. De composieten werden zorgvuldig samengesteld door de materialen met de hand in lagen te leggen.

Om de impact van verschillende combinaties te zien, vergeleken ze composieten versterkt met alleen CNF, alleen PALF en een mengsel van zowel CNF als PALF. Verrassend genoeg had het toevoegen van deze kleine CNF-vezels aan de epoxy weinig effect op de flexibiliteit en sterkte. Toen ze echter slechts 1% CNF toevoegden, schoot de slagvastheid van de epoxy omhoog tot ongeveer 115% in vergelijking met het gebruik van alleen epoxy. Toen ze de hoeveelheid CNF verhoogden tot 3% en 5%, nam ook de slagvastheid af en werd vergelijkbaar met die van het gebruik van alleen epoxy.

Om verder te onderzoeken, onderzochten ze de gebroken oppervlakken van de composieten onder een krachtige microscoop. Ze ontdekten dat naarmate de composieten braken, het oppervlak veranderde van glad naar veel ruwer.

Het echt opwindende deel kwam toen ze epoxy met 20% PALF gebruikten: zowel de flexibiliteit als de sterkte ervoeren een opmerkelijke toename. De flexibiliteit verbeterde met ongeveer 300%, terwijl de sterkte met maar liefst 240% toenam in vergelijking met het gebruik van alleen epoxy. Maar wacht even, de slagvastheid van dit composietmateriaal steeg tot een ongelooflijke 700% in vergelijking met het gebruik van zuivere epoxy.

Toen ze CNF en PALF in de composieten combineerden, zagen de onderzoekers geen significante veranderingen in flexibiliteit en kracht in vergelijking met het gebruik van alleen PALF. Er was echter een opmerkelijke verbetering in de slagvastheid. Toen ze epoxy gebruikten met slechts 1% CNF, piekte de slagvastheid tot ongeveer 220% in vergelijking met het gebruik van 20% PALF-epoxy, of een verbluffende 1520% in vergelijking met het gebruik van pure epoxy alleen. Dit resultaat laat duidelijk zien dat de opmerkelijke toename van de slagvastheid werd bereikt door het gecombineerde effect van CNF en PALF.