Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили способ превращения нефтяного побочного продукта в углеродные волокна.

Углеродное волокно — это прочный, легкий полимер, в пять раз прочнее стали и в два раза жестче. Кроме того, он легкий, устойчив к высоким температурам и химическим веществам и имеет низкое тепловое расширение, что делает его лучшим выбором для многих инженеров.

Традиционно углеродные волокна изготавливаются из уже обработанной нефти, что может быть дорогостоящим и сложным. Команда во главе с Джеффри Гроссманом, профессором и заведующим кафедрой материаловедения и инженерии, и Николой Ферралис, научным сотрудником Массачусетского технологического института, работавшая в сотрудничестве с исследователями из Национальной лаборатории Ок-Риджа и Западного резервного университета, решила попробовать использовать смолу в качестве исходного материала. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

Цель эффективного создания углеродных волокон началась с запроса Министерства энергетики, которое стремилось сделать более легкие автомобили. Большие автомобили нуждаются в больших двигателях, в то время как более легкие автомобили более эффективны и потребляют меньше топлива. Министерство энергетики хотело разработать материалы, которые соответствовали безопасности обычных стальных панелей, но были дешевле и потенциально могли заменить сталь в транспортных средствах.

Смола — это “увлекательный материал для начала», — говорит Ферралис. Он состоит из смеси тяжелых углеводородов, что дает исследователям много химических реакций для работы. Он также занимает много места на свалках, поэтому его переработка по существу убивает двух зайцев одним выстрелом.

Исследователи начали с моделирования того, как образуются связи между молекулами внутри смолы, и оттуда смогли смоделировать условия обработки, которые повлияют на определенные свойства углеродных волокон. Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа были искусны в создании углеродных волокон и смогли воспроизвести результаты моделей с “поразительной точностью”, — сказала аспирантка и автор Асмита Яна.

Они смогли синтезировать углеродные волокна, которые были сильны при растяжении и сжатии, что открыло возможность для новых применений этих волокон, которые ученые, возможно, раньше не рассматривали.

Наиболее заметным достижением исследования, по словам авторов, была его способность предсказывать структуру углеродных волокон из конкретных условий обработки, а затем создавать эти волокна. Поскольку их методы используют формы углерода, не уникальные для углеродных волокон, исследователи говорят, что их каркас также может быть применен к другим системам, таким как пленки и покрытия.

. Top.Mail.Ru