Pflanzenmaterial richtet harte Aerogele, Forschung, Chemie Welt zu machen
Die Ausrichtung der Fasern während der Nanocellulose Aerogel Produktion führt zu einem viel härteren Material
Japanische Forscher haben Nanocellulose Fasern aus Pflanzen extrahiert verwendet, um einen neuen Typ von Aerogel zu schaffen, die nicht nur transparent ist und thermisch isolierend, sondern auch mechanisch zäh.
Aerogele sind ultraleichte Materialien, abgeleitet, indem die Flüssigkeit in einem Gel mit Gas zu ersetzen. Meist aus Siliciumoxid oder Kohlenstoff, hat Aerogele eine schwammartige Struktur, bestehend aus zufällig geordneten Nanopartikeln und miteinander verbundenen Poren. Bekannt für ihre extrem geringe Dichte, Aerogele haben eine hervorragende Wärmeisolatoren, aber ihre Sprödigkeit kann ihre Verwendung begrenzen.
Nanocellulose-Fasern - in dem Bemühen, eine härtere Aerogel, Tsuguyuki Saito und Kollegen an der University of Tokyo zu schaffen haben einen neuen Baustein verwendet. Produziert von Pflanzen weisen diese kristallinen Fasern gute Elastizität, Festigkeit zu vergleichbarer Kohlenstoff-Nanoröhrchen und eine ziemlich homogenen Breite von 3 nm, dank ihrer Biosynthese-Produktion.
Durch Dispergieren von oxidiertem Nanocellulose-Fasern in Wasser erstellt das Team ein Hydrogel, wo einzelne Nanocellulose-Fasern auf natürliche Weise in einer Flüssigkristallanordnung zusammengebaut. Nachdem die Struktur an der Stelle mit Säure Fixierung ersetzt sie das Wasser mit Ethanol, und das resultierende Material zu überkritischen Trocknen unterzogen wird, hinter einem Nanocellulose Aerogel zu verlassen.
In dem Hydrogel, eine Mehrheit der Nanofasern wurden in der gleichen Richtung ausgerichtet. Als Ergebnis besteht die endgültige Aerogel einer ziemlich homogenen Struktur dreidimensional geordneten Fasern. ‚Im Vergleich zu herkömmlichen Aerogelen, unsere Aerogele strukturell neu sind‘, sagt Saito.
In einem Test fand das Team, dass ihre Aerogel deutlich härter als herkömmliche Kieselsäure oder Kohlenstoffaerogele war. ‚Wenn Sie unsere Aerogele drücken - von 1 cm bis 1 mm - sie werden nicht brechen‘, sagt Saito. ‚Sie können auch den Druck Aerogel falten und biegen; herkömmliche Aerogelen können das nicht tun.‘Das Team fand sie auch in der Lage war einfach die Aerogels Zähigkeit zu verbessern, indem die Dichte der Fasern in der anfänglichen Hydrogels zu erhöhen.
Und während die Nanocellulose Aerogel mechanisch zäh bleibt es immer noch die transparent und wärmeisolierenden Eigenschaften eines herkömmlichen Aerogel. ‚Mein Wissen das erste Mal ist, dass diese drei Eigenschaften in einem Aerogel kombiniert wurden‘, sagt Saito.
Das Team nun hoffen, dass die Technik nutzen, um neue Kohlenstoff-Aerogele mit einer ähnlichen Struktur und mechanischer Festigkeit zu schaffen.