Emőd, Román2022. augusztus 09., kedd
Tudomány

Az alapanyaga fa, ám olyan erős, mint az alumínium

National Geographic Magyarország

A műanyagok helyettesítésére is alkalmas lehet az újonnan fejlesztett anyag.

A cellulóz molekulaszerkezete
Forrás: wikimedia commons

A természetben előforduló leggyakoribb polimer a cellulóz, amely a növényi sejtfalakban lévő rostokat alkotja. Az egyes rostokban cellulóz-nanokristályok találhatóak, amelyek szinte tökéletes kristályelrendeződésben állnak, és nanoléptékben erősebbek, mint a kevlár. A Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) kutatói szerint, ha ezt a nanokristályt jelentős részarányban bele tudják dolgozni valamilyen anyagba, akkor a műanyagokat kiváltani képes, fenntartható, a természeteshez közel álló anyagot készíthetnének.

A kutatók arról számoltak be, hogy 60-90 százalék cellulóz-nanokristályt tartalmazó kompozit anyagot tudtak létrehozni, amely szilárdabb egyes csontoknál, és keményebb az átlagos alumíniumötvözeteknél. A kompozit anyag mikroszerkezete a gyöngyházéra hasonlító elrendeződésű.

Mind 3D nyomtatással, mind hagyományos öntéssel ki lehet alakítani a kívánt formát az anyagból, és a kísérletek során tesztelték is az így készített mintadarabokat. A kutatócsoport egyik tagja, A. John Hart professzor elmondta, hogy ezeknek a nagy terhelésű cellulóz-nanokristályoknak a segítségével „a polimer alapú anyagoknak olyan mechanikai tulajdonságokat adhatunk, amelyekkel nem rendelkeztek korábban”. A cél az, hogy a kőolaj alapú műanyagok egy részét e fenntartható, cellulóz alapanyagú kompozittal cseréljük le, bolygónk érdekében. A kutatók a Cellulose szakfolyóiratban számoltak be a fejlesztésekről.

Évente több mint tízmilliárd tonna cellulózt vonunk ki a különböző növényi részekből, jórészt a papír jellegű vagy textil termékek gyártásához, kis részben élelmiszer-adalékként vagy a kozmetikai ipar számára. Az elmúlt években terelődött a figyelem a cellulóz-nanokristályok felhasználása felé, ám eddig csak kis arányban tudták más anyagokkal elegyíteni ezeket, mivel hajlamos volt csomókba összeállni, és nem akart más polimerekkel kapcsolódni.

3D nyomtatott tömb és mikroszlópos felvétel egy részletével, amely a gyöngyházra hasonlító szerkezetű
Forrás: MIT

A kutatók most egy speciális, ultrahangos eljárással segítették elő a nanokristályok elegyedését, amelynek hatására olyan zselészerű anyag képződött, amelyet már akár a 3D nyomtatóba töltve, akár hagyományos öntéssel meg lehetett formázni. A kutatók ezzel gyakorlatilag erősebb formában újraépítették az előzetesen alkotóelemeire bontott faanyagot.

Az elkészült anyag mikroszkópos vizsgálatakor derült ki, hogy a kagylókban fejlődő gyöngyházra hasonlító szerkezetet vettek fel a nanokristályok, és ez a szerkezet például megakadályozza a mikrorepedések tovaterjedését, így ezek miatt nem válik törékennyé az anyag. A végeredmény egy, a klasszikus műanyagok és a fémek közt elhelyezkedő keménységű kompozit lett.

Egyelőre az egyetlen probléma az, hogy a száradása közben az anyag kissé zsugorodik, ha ezt sikerül megoldani, akkor nagy méretű tárgyakat is tudnak majd készíteni e kompozit anyagból. „Ha nagyot merünk álmodni, akkor a műanyagok jelentős részét lecserélhetjük cellulóz alapú kompozitokra” – tette hozzá Abhinav Rao, a kutatás vezetője.

Hozzászólások

A felmelegedés a tejtermelésre is hatással van

A felmelegedés a tejtermelésre is hatással van

Egy új kutatás feltárta, minek hatására csökken a szarvasmarhák tejtermelése a nagyobb hőségben.

Füstmentesítés Új-Zélandon

Füstmentesítés Új-Zélandon

Drasztikus lépésekkel, drasztikus csökkentést szeretne elérni Új-Zéland 2025-re.

Hidrogél növelheti a gyógyszerek és vakcinák eltarthatóságát

Hidrogél növelheti a gyógyszerek és vakcinák eltarthatóságát

Számos gyógyszer és vakcina csak bizonyos hőmérsékleti tartományok közt tartható, szállítható, ahol a hűtés nem megoldható, oda el sem juthat.

A legkorábban még a magvait fogyaszthatták a dinnyének

A legkorábban még a magvait fogyaszthatták a dinnyének

Ma annál többre tartjuk a dinnyét, minél kevesebb benne a mag, 6000 éve azonban még pont a mag volt az értékes része.

Parlagfű-allergia: mennyire agresszív a pollen?

Parlagfű-allergia: mennyire agresszív a pollen?

Augusztusban a vörös szemű, tüsszögő emberek látványa jelzi, hogy beköszöntött a parlagfű szezonja.

National Geographic 2022. augusztusi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

11 600 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlapNational Geographic 2020. decemberi címlapNational Geographic 2021. januári címlapNational Geographic 2021. februári címlapNational Geographic 2021. márciusi címlapNational Geographic 2021. áprilisi címlapNational Geographic 2021. májusi címlapNational Geographic 2021. júniusi címlapNational Geographic 2021. júliusi címlapNational Geographic 2021. augusztusi címlapNational Geographic 2021. szeptemberi címlapNational Geographic 2021. októberi címlapNational Geographic 2021. novemberi címlapNational Geographic 2021. decemberi címlapNational Geographic 2022. januári címlapNational Geographic 2022. februári címlapNational Geographic 2022. márciusi címlapNational Geographic 2022. áprilisi címlapNational Geographic 2022. májusi címlapNational Geographic 2022. júniusi címlapNational Geographic 2022. júliusi címlapNational Geographic 2022. augusztusi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket