Новости

May 26, 2023

Магнитный полимерный материал, отверждаемый микроволнами.

Австралийские исследователи создали новый универсальный полимерный материал, который можно

Австралийские исследователи создали новый универсальный полимерный материал, который можно использовать для очистки воды, использовать в качестве перерабатываемого строительного материала и даже использовать для изготовления легких компонентов машин.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Polymer Chemistry, материал изготавливается путем горячего прессования наночастиц магнитного железа и богатого серой полимера, изготовленного из канолового масла и элементарной серы.

Частицы железа позволяют манипулировать материалом с помощью магнита и очень быстро нагревать его с помощью микроволн, что позволяет отверждать его до твердого состояния за считанные секунды.

Этот универсальный материал также пригоден для вторичной переработки и его легко использовать повторно, поскольку его можно измельчать и изменять форму несколько раз.

Старший автор исследования Джастин Чалкер, профессор химии в Университете Флиндерс, говорит, что новое исследование предоставляет важные дополнительные доказательства потенциала и универсальности полимеров, богатых серой.

«Это исследование иллюстрирует растущую полезность и распространение полимеров, богатых серой», — говорит Чалкер. «Ремонт тяжелых металлов, новые конструкционные материалы, а также легкие и пригодные для вторичной переработки компоненты машин — все это было сделано из этого единственного универсального материала».

Богатый серой полимер получают путем объединения сернистого побочного продукта нефтепереработки и ненасыщенного растительного масла, которое затем измельчают до частиц диаметром от 0,5 до 3 мм. Сотни килограммов этого материала можно производить в промышленных масштабах, что делает его легко доступным для интеграции в новые технологии.

Магнитные наночастицы маггемита (γ-Fe2O3) — оксида железа — были подвергнуты горячему прессованию и интегрированы в полимер при температуре 100 °C, а затем многократно измельчены и подвергнуты горячему прессованию для более равномерного распределения по материалу.

Исследователи продемонстрировали, что магнитно-чувствительный материал можно использовать для удаления ртути из загрязненной воды; он впитывает токсичный металл, поскольку сера в полимере связывает тяжелые металлы.

Получайте обновления научных историй прямо на свой почтовый ящик.

И вместо того, чтобы фильтровать смесь, магнитные наночастицы позволяют легко собирать материал с помощью магнита. Они могли бы снизить концентрацию ртути в воде до уровня менее 7 частей на миллиард – сокращение содержания ртути на 99,9% по сравнению с исходной смесью.

«Это простой способ удалить токсичные металлы из сложных смесей», — говорит ведущий автор доктор Ник Лундквист, научный сотрудник химического факультета Университета Флиндерса.

Из материала также можно превратить твердые объекты посредством микроволновой обработки, что команда продемонстрировала, создав электромагнитный клапан.

Увеличив содержание наночастиц железа в композите, они смогли создать клапан, который при пропускании электрического тока через соленоидную катушку для создания магнитной силы можно было заставить открыться.

Их версия из магнитного полимера с высоким содержанием серы составляла всего одну десятую массы исходного коммерческого цельнометаллического компонента.

«Это демонстрация того, как композиты на основе полимеров могут стать легкой заменой компонентов машин, которые традиционно полностью состоят из металла. Такие возможности важны в мягкой робототехнике, а также в машинах, которым требуется меньший вес для более эффективной транспортировки», — пишут авторы. в своем исследовании.

Также было продемонстрировано, что магнитно-чувствительный материал является эффективным связующим для новых строительных материалов, прокладывая новые пути переработки отходов.

«Я очень воодушевлен возможными новыми применениями этих полимеров и могу предвидеть их внедрение в различных областях, от восстановления окружающей среды до робототехники», — говорит доктор Лундквист.

Первоначально опубликовано Cosmos как универсальный полимер, которым можно манипулировать с помощью магнитов и отверждать его с помощью микроволн.

Имма Перфетто — научный журналист Cosmos. Она имеет степень бакалавра наук с отличием в области научных коммуникаций Университета Аделаиды.

Никогда еще не было более важного времени, чтобы объяснять факты, ценить научно обоснованные знания и демонстрировать последние научные, технологические и инженерные достижения. «Космос» издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки. Финансовые взносы, большие или маленькие, помогают нам обеспечить доступ к достоверной научной информации в то время, когда мир в ней больше всего нуждается. Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.