Nhựa tre mới có mục tiêu thay thế nhựa thông thường

Giữa cuộc tranh luận về sự phụ thuộc vào dầu mỏ để sản xuất nhựa, Một nhóm các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc đã giới thiệu một vật liệu mang tính đột phá: nhựa tre hiệu suất cao hứa hẹn sẽ giảm thiểu chất thải và mở ra những ứng dụng công nghiệp mới.

Đề xuất này không phải là một sự tò mò đơn giản trong phòng thí nghiệm; theo ấn phẩm của nó trên tạp chí Nature Communications, nó cung cấp hiệu suất cơ học và nhiệt hàng đầubên cạnh phân hủy sinh học nhanh hơn và tái chế hiệu quả, các yếu tố chính để sản phẩm thực sự được thị trường chấp nhận.

Nó là gì và được làm như thế nào

Được phát triển bởi Đại học Lâm nghiệp Đông Bắc (Cáp Nhĩ Tân), điều này phần vật liệu sinh học của xenlulo tre, hòa tan bằng dung môi cồn không độc hại xuống cấp độ phân tử và sau đó tái tổ chức thành một mạng lưới dày đặc, chắc chắn.

Trong quá trình này, các nhà khoa học tạo ra các sửa đổi hóa học có kiểm soát giúp tạo điều kiện cho việc lắp ráp lại các chuỗi, đạt được cấu trúc có trật tự với liên kết mạnh mẽ hơn và một ma trận nhựa ổn định.

Chiến lược “kỹ thuật phân tử” này cho phép vật liệu duy trì khả năng xử lý rộng rãi: Nó tương thích với các kỹ thuật công nghiệp tiêu chuẩn như phun, đúc và gia công.

Không giống như vật liệu composite "tre" dựa trên việc trộn sợi thực vật với nhựa truyền thống, sự phát triển mới tránh các polyme có nguồn gốc từ dầu mỏ và vẫn đạt được sức đề kháng đáng kể.

Tính chất: sức mạnh và sự ổn định cao hơn bình thường

Trong các thử nghiệm so sánh với các loại nhựa sinh học phổ biến như PLA và với các loại nhựa kỹ thuật thường dùng, vật liệu tre đã chứng minh độ bền kéo 110 MPa và mô đun uốn là 6,41 GPa.

La độ ổn định nhiệt vượt quá 180 °C, ngưỡng cho phép nó hoạt động trong những điều kiện khắc nghiệt mà các loại nhựa sinh học khác không thể hoạt động do biến dạng hoặc mất hiệu suất.

Kết quả cũng phản ánh một phản ứng nhất quán trong các thử nghiệm của khả năng đúc và hành vi nhiệt cơ học, các thông số quan trọng để một bộ phận có thể hoạt động tốt ngay lần đầu tiên trên dây chuyền sản xuất.

Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng trên toàn bộ các số liệu được đánh giá, nhựa phân tử tre ngang bằng hoặc vượt qua đến nhiều loại nhựa thương mại và nhựa sinh học hiện nay.

Phân hủy sinh học nhanh chóng và tái chế vòng kín

Một trong những điểm khác biệt là sự phân hủy của nó: trong đất tự nhiên, vật liệu là phân hủy hoàn toàn trong khoảng 50 ngày, không thể so sánh với thời gian cần thiết để sản xuất nhựa hóa dầu là 100 đến 1.000 năm.

Đồng thời, quá trình này cho phép một tái chế vòng kín: Sau khi tái chế, nó vẫn giữ được khoảng 90% độ bền ban đầu, thuận lợi cho việc tái sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật. Sự kết hợp giữa vòng kín và khả năng phân hủy sinh học này góp phần tạo nên một nền kinh tế tuần hoàn thực tế hơn, với ít mất mát tài sản hơn sau mỗi lượt và kết thúc cuộc sống được kiểm soát.

Điều chỉnh các thông số xử lý ở nhiệt độ thấp giúp giảm thiểu lượng khí thải liên quanmà không ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt hoặc dung sai kích thước nghiêm ngặt.

Ứng dụng tiềm năng trong công nghiệp

Do các chỉ số cơ học và độ ổn định nhiệt của nó, loại nhựa sinh học mới có thể được đưa vào ép phun dành cho các thành phần đòi hỏi độ cứng và độ bền.

Các bộ phận có thể bao gồm vỏ điện tử, các thành phần cấu trúc nhẹ, bao bì tái sử dụng và một số linh kiện nội thất ô tô hoặc kỹ thuật. Khả năng tương thích gia công mở ra cánh cửa cho việc hoàn thiện chính xác và sản xuất số lượng ít mà không cần đầu tư ban đầu lớn vào khuôn mẫu.

Theo phân tích kinh tế kỹ thuật do các tác giả báo cáo, chi phí sản xuất Chúng có tính cạnh tranh cao hơn so với nhựa thông thường và nhựa sinh học đang chiếm ưu thế trên thị trường hiện nay.

Nguyên liệu thô tái tạo và khả năng cung cấp

Tre là một loại cây tăng trưởng nhanh chóng, với chu kỳ thu hoạch ngắn và không cần thuốc trừ sâu hoặc phân bón, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến nông nghiệp.

Su Sự phong phú ở Châu Á và Châu Mỹ Latinh tạo cơ sở cho các mô hình phục hồi và coi trọng các cơ hội ở cấp địa phương trong nền kinh tế nông thôn gắn liền với sinh sản tre.

Bằng cách ưu tiên cellulose không phải thực phẩm, sự phát triển này Nó tránh được sự cạnh tranh với các loại cây trồng dùng làm thực phẩm và giảm áp lực lên rừng. được sử dụng cho bột giấy và giấy, thúc đẩy các hoạt động cho trồng tre.

Nhìn chung, chương trình này có lợi cho quá độ tránh xa nguyên liệu thô hóa thạch và hỗ trợ các mô hình sản xuất tuần hoàn, phù hợp với các quy định nghiêm ngặt hơn về môi trường.

Một bước kỹ thuật có tác động đến môi trường

Các tác giả nhấn mạnh rằng sự phụ thuộc vào nhựa hóa dầu đã dẫn đến một cuộc khủng hoảng chất thải, do đó cần phải các giải pháp thay thế hiệu suất cao và tuần hoàn rằng họ không hy sinh lợi ích.

Với bằng chứng được thể hiện trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và quy trình, nhựa tre đang nổi lên như ứng cử viên hữu hình dành cho các ứng dụng mà hiện tại ABS, polypropylene hoặc polystyrene chịu va đập cao được ưa chuộng.

Khả năng phân hủy nhanh trong đất và đồng thời được tái chế hiệu quả, giảm nguy cơ tích tụ vi nhựa và rác thải vĩ mô trong bãi rác và hệ sinh thái.

Việc xác nhận và điều chỉnh công thức ở quy mô công nghiệp cho các mục đích sử dụng cụ thể vẫn cần được thực hiện, nhưng cơ sở khoa học và quy trình đã cho thấy đủ trưởng thành để thu hút các nhà sản xuất.

Theo quan điểm của dữ liệu, vật liệu sinh học có nguồn gốc thực vật này kết hợp hiệu suất kỹ thuật, tính tuần hoàn và khả năng tiếp cận nguyên liệu thô tái tạo, khiến nó trở thành một lựa chọn chắc chắn để thay thế một số loại nhựa thông thường và hướng tới sản xuất sạch hơn.