Compositi in fibra di carbonio più resistenti con i nanocristalli di cellulosa
Credit Dr. Amir Asadi

Progettare i compositi su scala nanometrica usando i nanocristalli di cellulosa, un composito facilmente ottenuto dalla pasta di legno riciclata. Lo hanno progettato i ricercatori della Texas A&M University, che affermano: “La nostra tecnica rappresenta un passo verso il potenziamento della lavorazione dei compositi ibridi, utile per diversi settori, tra cui la produzione di aerei e automobili”.

I nanotubi di carbonio vengono aggiunti per aumentare la resistenza e dare ai compositi in fibra di carbonio altre qualità utili, come la conduttività elettrica e termica. Per sfruttare appieno le loro potenzialità, devono essere prima separati gli uni dagli altri, evitando che si raggruppino, e poi progettati per andare in una particolare posizione all’interno del composito in fibra di carbonio.

I nanocristalli di cellulosa hanno sulle loro molecole segmenti che attraggono l’acqua e altri segmenti che vengono respinti dall’acqua. La parte idrofobica si lega alle fibre di carbonio e le fissa alla matrice polimerica, mentre le porzioni che attraggono l’acqua aiutano a disperdere le fibre di carbonio in modo uniforme, proprio come lo zucchero, che è idrofilo, si dissolve in acqua in modo uniforme, invece di aggregarsi e depositarsi sul fondo della tazza come la polvere di caffè.

Per i loro esperimenti, i ricercatori hanno aggiunto una soluzione acquosa di nanocristalli di cellulosa e nanotubi di carbonio a un tessuto in fibra di carbonio disponibile in commercio, successivamente hanno applicato forti vibrazioni per mescolare tutti gli elementi insieme. Infine hanno lasciato asciugare il materiale e vi hanno steso sopra una resina per formare gradualmente il composito polimerico rivestito con nanotubi di carbonio.

Esaminando un campione, il team ha osservato che i nanocristalli di cellulosa si attaccavano alle punte dei nanotubi di carbonio, orientandoli nella stessa direzione. Hanno anche scoperto che i nanocristalli di cellulosa hanno aumentato la resistenza del composito alla flessione del 33% e la sua resistenza inter-laminare del 40% in base alla misurazione delle proprietà meccaniche del materiale sotto carico estremo.

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