Basado en diferentes materias primas disponibles comercialmente (por ejemplo, TiO2-mica, Fe2O3-mica), Se puede fabricar una variedad de materiales estructurales bioinspirados totalmente naturales con diferentes colores. Crédito:GUAN Qingfang
La vida moderna depende en gran medida de los plásticos, a pesar de que su producción a base de petróleo crea serios desafíos ambientales. Actualmente, la industria carece de alternativas sostenibles debido a sus limitadas propiedades mecánicas o sus complejos procesos de fabricación. Por tanto, es muy necesaria una estrategia avanzada para diseñar y producir materiales estructurales sostenibles de alto rendimiento.
Este nuevo material bioinspirado ahora está disponible para reemplazar los plásticos a base de petróleo. Un equipo dirigido por el profesor Shu-Hong Yu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) informa sobre un método para fabricar materiales con una estructura similar al nácar a partir de fibra derivada de la madera y mica. con adaptación a la producción en masa, buena procesabilidad, y coloración sintonizable.
El nácar natural tiene una estructura ordenada jerárquicamente a niveles multiescala, como ladrillos y mortero, permitiéndole ser tanto de fuerza como de tenacidad. Inspirado en el nácar, los investigadores imitan la estructura ordenada de ladrillo y mortero utilizando el TiO 2 microplaqueta de mica recubierta (TiO 2 -mica) y nanofibra de celulosa (CNF) mediante el método de ensamblaje de deformación direccional propuesto.
Este método presiona directamente el hidrogel de TiO 2 -mica y CNF, mientras que mantiene sin cambios el tamaño en las direcciones en el plano. El espesor del hidrogel se reduce drásticamente y los materiales se construyen directamente con la estructura de ladrillo y mortero altamente ordenada.
A nanoescala, el TiO 2 nanogranos en la superficie de TiO 2 -mica conduce a una disipación de energía eficiente por deslizamiento por fricción durante el TiO 2 -Extraíble de mica. Toda la estructura ordenada jerárquicamente a niveles multiescala contribuye a la redistribución de la carga y la mejora de la tenacidad.
Un prototipo de carcasa de teléfono móvil fabricado con este material bioinspirado. Gracias a su buena procesabilidad, el material se puede fabricar con la forma y el tamaño deseados, mostrando un gran potencial para reemplazar los plásticos para aplicaciones prácticas, por ejemplo, Soporte estructural para dispositivo electrónico personal de alta gama. Crédito:GUAN Qingfang
Debido a que el método de fabricación propuesto, montaje de deformación direccional, es eficaz y escalable, Se puede lograr la producción en masa de material estructural totalmente natural bioinspirado. Crédito:GUAN Qingfang
Los materiales obtenidos tienen una excelente resistencia (~ 281 MPa) y tenacidad (~ 11,5 MPa m1 / 2), que son más de 2 veces más altos que los de los plásticos de ingeniería de alto rendimiento (por ejemplo, poliamidas, policarbonato aromático), lo que lo convierte en un fuerte competidor de los plásticos derivados del petróleo.
Aun mejor, estos materiales se adaptan a temperaturas que oscilan entre -130 ° C y 250 ° C, mientras que los plásticos normales se ablandan fácilmente a altas temperaturas. Por lo tanto, dichos materiales son más seguros y fiables a temperaturas elevadas o variables.
