Ľahký, pevný a odolný. Objavili sa jedinečné polymérové vlákna
Elektrostatické zvlákňovanie multifibrilárneho polyakrylonitrilového vlákna.
Mimoriadne odolné a ťahové a zároveň pevné a ľahké ako pierko - materiály s touto mimoriadnou kombináciou vlastností sú naliehavo potrebné v mnohých priemyselných odvetviach a v medicíne a sú veľmi zaujímavé aj pre vedecký výskum. Výskumný tím na univerzite v Bayreuthe teraz vyvinul polymérové vlákna s presne týmito vlastnosťami. Polymérové vlákna boli charakterizované spolu s partnermi v Nemecku, Číne a Švajčiarsku.
„Vlákna, ktoré sme objavili, sa dajú ľahko vyrobiť pomocou technologicky vyspelých procesov, ktoré sú už v priemysle zavedené - na základe polymérov, ktoré sú ľahko dostupné po celom svete. Jediné vlákno je tenké ako ľudský vlas, váži menej ako ovocná muška a napriek tomu je veľmi silné: bez roztrhnutia dokáže zdvihnúť váhu 30 gramov. To zodpovedá asi 150 000-násobku hmotnosti ovocnej mušky. Pokusy s vysokou pevnosťou v ťahu týchto vlákien odhaľujú ich mimoriadnu húževnatosť. To znamená, že každé jedno vlákno môže absorbovať veľa energie, “vysvetľuje profesor Dr. Andreas Greiner, držiteľ kresla pre makromolekulárnu chémiu II na univerzite v Bayreuth, ktorý viedol výskum. Zapojení boli aj vedci z Forschungszentrum Jülich, Univerzity Martina Luthera Halle-Wittenberg, Fraunhoferov inštitút pre mikroštruktúru materiálov a systémov IMWS, RWTH Aachen University, Jiangxi Normal University, Nanchang a ETH Zurich.
Vďaka svojim špeciálnym vlastnostiam sú polymérové vlákna ideálne pre technické komponenty, ktoré sú vystavené vysokému zaťaženiu. Umožňujú inovatívne aplikácie v najrôznejších oblastiach, napríklad v textilnom priemysle alebo lekárskej technike, v automobilovom priemysle alebo v leteckom priemysle. Polymérové vlákna sú navyše ľahko recyklovateľné. "Sme si istí, že sme pomocou našich výsledkov výskumu otvorili dvere novej triede materiálov zameraných na budúcnosť." V blízkej budúcnosti možno očakávať praktické aplikácie z priemyslu. V oblasti polymérov budú naše vlákna schopné poskytovať cenné služby pri ďalšom výskume a vývoji vysokovýkonných funkčných materiálov, “hovorí Greiner.
Chemickým základom týchto sľubných vlákien je polyakrylonitril. Jediné vlákno, ktoré má priemer okolo 40 000 nanometrov, sa zase skladá až z 4 000 ultratenkých vlákien. Tieto fibrily sú spojené malým množstvom prísady. Trojrozmerné röntgenové snímky ukazujú, že fibrily vo vlákne sú takmer bez výnimky usporiadané v rovnakom pozdĺžnom smere. „Tieto polymérové vlákna sme pripravili v laboratóriu na elektrostatické zvlákňovanie na univerzite v Bayreuthe a podrobne sme testovali ich vlastnosti a správanie. Jedinečná pevnosť v kombinácii s vysokou húževnatosťou nás vždy fascinovala, “uvádza Bayreuthský vedec pre polyméry Prof. Dr. Seema Agarwal.
Prvým autorom štúdie publikovanej v časopise „Science“ je doktorát z Bayreuthskej chémie Xiaojian Liao. „Som veľmi rád, že som mohol v rámci svojej doktorandskej práce prispieť k tomuto úspechu vo výskume materiálových vied. Intenzívne interdisciplinárne kontakty medzi chémiou, fyzikou a vedou o materiáloch v areáli Bayreuthu mi v posledných rokoch priniesli dôležité myšlienky, “hovorí Liao.