Инновационный композит из бамбукового биоугля с улучшенными характеристиками
Учёные из Аньхойского сельскохозяйственного университета в Китае разработали новый композитный материал, основанный на биоугле из бамбука, обладающий высокой прочностью и вязкостью. Этот материал предназначен для эффективной защиты электронных устройств от электромагнитных помех. Для создания композита использовался метод пиролиза бамбука, после чего биоуголь обрабатывали короткими электрическими импульсами. Кроме того, применяли химическое соединение APTES, которое улучшило сцепление биоугля с пластмассовой матрицей.
Ключевые результаты исследования
Эксперименты показали значительное улучшение механических свойств материала: прочность на разрыв увеличилась на 81% и достигла 25,5 МПа, а вязкость возросла на 173%, достигнув 2,68 МДж/м³. Эластичность композита также улучшилась, растяжение до разрыва возросло с 11,5% до 24,7%. Электропроводность материала составила 12,8 Сименса на сантиметр, что существенно выше, чем у необработанного биоугля с показателем 1,7 Сименса на сантиметр.
Особое внимание уделено способности нового композита эффективно блокировать электромагнитные помехи. Материал обеспечивает экранирование сигналов в диапазоне частот 8,2–12,4 ГГц со средней степенью подавления 36,7 дБ. Для сравнения, композит без слоистой структуры способен экранировать лишь 7,5 дБ. Основную защиту обеспечивает поглощение электромагнитных волн — 30,8 дБ, в то время как отражение составляет 5,9 дБ.
Технология производства включает пиролиз бамбука в условиях ограниченного доступа кислорода, что позволяет получить биоуголь с уникальной структурой. Далее биоуголь подвергается обработке электрическими импульсами для изменения углеродной структуры. Полученный материал укладывают между слоями биоразлагаемых пластиков — полилактида (PLA) и поли(бутират-адипат-терефталата) (PBAT). Такой подход открывает новые возможности для применения биоугля в современных композитах, совмещая экологичность и высокую эффективность.
Разработка композита с бамбуковым биоуглём имеет большой потенциал для индустрии электроники, где борьба с электромагнитными помехами является критически важной. Повышение прочности и вязкости материала делает его перспективным для использования в смартфонах, компьютерах и других гаджетах. Кроме того, использование возобновляемого сырья, такого как бамбук, соответствует глобальным тенденциям устойчивого развития и экологического сознания. Таким образом, этот композит представляет собой важный шаг на пути к созданию более экологичных и технологичных материалов для защиты электроники.
В то время как китайские ученые добиваются успехов в создании новых материалов для защиты электроники, в Японии разработали инновационный гибкий пластик, который способен превращаться в удобрение. Это открытие также подчеркивает стремление к экологичным технологиям и устойчивому развитию. Узнайте больше о том, как такие материалы могут изменить подход к производству и утилизации, в нашей статье о гибком пластике из Японии.