科学家用石墨烯增强木材塑料复合材料

自1990年代以来,木塑料复合材料和天然纤维增强复合材料已在建筑中使用,以取代木板,木材和金属等材料。欧洲杯足球竞彩在最近的研究中,已经探索了碳纳米管和石墨烯,以提高其性能并促进其在更广泛的工程领域中的潜在使用。

学习:用碳纳米管和石墨烯富集WPC和NFPC。图片来源:fotoknips/shutterstock.com

发表在聚合物已经调查了这一工程和材料研究领域。欧洲杯足球竞彩

木塑料复合材料

木塑塑料复合材料由重量和热塑性聚合物(例如聚乙烯,聚丙烯和聚氯乙烯)组成的50%木粉组成。此外,它们包含少量添加剂,例如耦合剂和染料。复合材料中的木材具有高强度,而聚合物具有疏水性。它们通常用于构造,可以通过调整其性能特征来设计用于特定任务。

木塑料复合材料的优势包括长时间的使用寿命,易于维护和增强的耐用性。由于重量较大的聚合物含量,可以轻松地将它们模制成特定的复杂形状,并且可以使用常见的木材整形工具进一步塑造它们。此外,与循环经济的概念一致的木材含量和使用再生聚合物赋予可持续性的优势。

但是,木聚合物复合材料具有一些缺点。它们的机械性能可能比某些材料(例如生木)更糟糕,因为它们通过聚合物基质的重量份额进行预先确定,从而使复欧洲杯足球竞彩合材料的机械性能更接近碱基聚合物的机械性能。此外,它们可能会易受环境降解的影响,例如水分,温度,光,机械应力和微生物。这可以影响复合材料的机械强度及其美学特性。

(a)石墨烯,(b)氧化石墨烯,(c)还原石墨烯氧化石墨烯,(d)单壁碳纳米管(e)多壁碳纳米管和(f)功能性的碳纳米管。注释指示结构不是纯碳。

结构(一种)石墨烯((b)氧化石墨烯,((C)减少了氧化石墨烯,(d)单壁碳纳米管(e)多壁碳纳米管和(F)功能化的碳纳米管。注释指示结构不是纯碳。图片来源:üukawski,d等,聚合物

天然纤维透气复合材料

尽管木聚合物复合材料的缺点,但它们的优势,并且已经广泛使用了研究开发。最近的研究扩展到了天然纤维增强的复合材料的生产,这些复合材料由其他富含纤维素的材料组成,这些材料来自植物壳,竹子和磨碎的稻草,它们充当填充剂。欧洲杯足球竞彩

由于最近将研究兴趣扩展到天然纤维增强复合材料上,因此有时将木聚合物混凝土归类为亚组。这些复合材料的应用不如木聚合物复合材料,因为目前发现其性能并不令人满意。但是,该领域的最新研究令人鼓舞。

改善碳纳米材料的复合材料的性能欧洲杯足球竞彩

最近的研究重点是改善机械性能,应用范围,利用新型矩阵类型以及开发新的制造过程。一个值得注意的研究领域是使用碳纳米材料(例如碳纳米管和石墨烯)来富集这些复合材料。欧洲杯足球竞彩

碳纳米管和石墨烯的原子结构,它们是纯碳的纳米合物,以优异的机械强度,刚度以及热导电性赋予这些纳米材料。欧洲杯足球竞彩此外,这些纳米材料是超疏水,轻巧的,并且对刺激性欧洲杯足球竞彩化学物质具有抗药性。此外,它们对环境友好,因为它们可以由CO生产2和甲烷,它们都是有效的温室气体。

实际上,石墨烯和碳纳米管的第一个主要商业应用是聚合物复合材料中。自发现发现以来,它们已被用于传感器,电磁屏蔽,超级电容器以及轻巧和强大的建筑材料等产品中。欧洲杯足球竞彩这两种碳纳米材料都增强了诸如热稳定性和机械性能之类欧洲杯足球竞彩的特性,并降低了可燃性,并将热电导率和电导率引入材料等等。

生产CNM增强WPC时使用的各种过程的方案。(a)用CNM粉末的压缩/注射成型,(b)用CNM MasterBatch的压缩成型,(c)选择性激光烧结,(D)压缩成型/用涂有CNM悬架的木面粉的压缩成型/高温固化。

生产CNM增强WPC时使用的各种过程的方案。((一种)用CNM粉末压缩/注射成型((b)用CNM MasterBatch的压缩成型(((C)选择性激光烧结((d)压缩成型/高温固化,涂有CNM悬浮液的木粉。图片来源:üukawski,d等,聚合物

这项研究

在线发布的新研究在聚合物已经提供了有关碳纳米材料富含木质聚合物和天然纤维增强复合材料的全面文献综述。作者探索了碳纳米材料可以改善复合材料的性能的方式,并分析可能影响其性质的因素。欧洲杯足球竞彩

研究人员迄今为止研究的特性是机械性能,热稳定性,易燃性,光稳定性,吸水性和肿胀厚度,泡沫效率,热性能和电性能。在当前研究中提出的文献综述中,已经深入探讨了这些属性。

此外,作者还提出了新颖和创新应用的例子,这是通过将碳纳米管和石墨烯作为混合复合材料中的填充材料掺入而成为可能的。欧洲杯足球竞彩

Rajan等。由于复合材料的电导率提高,因此提出了它们在电子包装和抗固定材料中的使用。欧洲杯足球竞彩Chen等。已经研究了它们用作电磁屏蔽。Lu等。已经提出了使用富含石墨烯 - 氧化物 - 氧化木聚合物复合材料的太阳能热储能装置。

此外,作者提出了富含碳纳米管的木质聚合物复合材料作为弯曲,温度和水的传感器的使用,尽管他们据他们所知,这些材料尚未在这些应用中进行评估。欧洲杯足球竞彩

最后,该研究确定了实际的考虑因素,例如成本,列出了该地区的主要挑战,并确定了未来的研究方向。当前的研究表明,这些材料可以具有成本效益,从而促进其商业吸收。欧洲杯足球竞彩但是,如果要为广泛的商业用途可行,就需要进一步研究控制其属性。

进一步阅读

olukawski,D等。(2022)用碳纳米管和石墨烯富集WPC和NFPC[在线的]聚合物14(4)745 |mdpi.com。可用网址:https://www.mdpi.com/2073-4360/14/4/745

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雷金纳德·戴维(Reginald Davey)

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雷金纳德·戴维(Reginald Davey)

Reg Davey是英国诺丁汉的自由撰稿人和编辑。为新闻医学写作代表了他多年来一直感兴趣并参与的各种兴趣和领域的融合,包括微生物学,生物医学科学和环境科学。欧洲杯线上买球

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