Склонаповнений поліпропілен – це пластик, який широко використовується у виробництві автомобільних деталей. Однак, здається, його властивості можна значно покращити. Нещодавно було презентовано нову речовину під назвою Gratek, яка обіцяє зробити цей матеріал на 20% міцнішим і на 18% легшим. Такий вражаючий результат досягається завдяки інтеграції графену – справжнього диво-матеріалу сучасної науки.
Графен – це матеріал, що складається з атомів вуглецю, розташованих в одній площині у вигляді гексагональної – або ж стільникової – ґратки. Його називають “диво-матеріалом” не просто так: це найміцніша відома людині речовина, створена штучно. Крім того, графен має надзвичайну гнучкість, розтяжність, хімічну стабільність, а також високу електро- та теплопровідність, що відкриває широкі горизонти для його застосування.
Саме ці виняткові властивості графену надихнули Нелло Девіда Сансоне – докторанта-дослідника з Лабораторії багатофункціональних композитних матеріалів Університету Торонто – на пошуки шляхів інтеграції графенових наночастинок у склонаповнений поліпропілен. Університет Торонто – це один з найпрестижніших вищих навчальних закладів Канади та світу, відомий своїми інноваційними дослідженнями та вагомим внеском у розвиток науки. Сансоне розробив свою унікальну методику під час співпраці з Axiom Group, канадським виробником автомобільних деталей, що є прикладом успішного партнерства між академічним середовищем та промисловістю.
Попередні спроби інших дослідницьких груп додати графен до автомобільних компонентів зіштовхувалися з серйозною перешкодою – графен мав тенденцію до злипання під час обробки. Це призводило до концентрації механічних напружень у небажаних ділянках і, як наслідок, – до руйнування матеріалу. Сансоне вдалося обійти цю проблему завдяки власному запатентованому підходу: він змусив графенові наночастинки зв’язуватися виключно зі скловолокнами всередині поліпропіленової матриці, запобігаючи їхньому злипанню. Оскільки графен значно підсилює скловолокна, їх потрібно використовувати менше. Це дозволяє Gratek бути приблизно на 20% міцнішим та на 18% легшим за звичайний склонаповнений поліпропілен. Варто зазначити, що загальний вміст графену в новому матеріалі становить менше ніж 1%. Додатковим бонусом є те, що через менший вміст скла у пластику Gratek він спричиняє менший знос машин, які його ріжуть і свердлять.
Нелло Девід Сансоне з контейнером для акумулятора, виготовленим з Gratek.
Майбутнє матеріалів: від чорного Gratek до білого Clatek
Одним з можливих обмежень Gratek є його колір – через графен він може бути лише чорним. Розуміючи цей недолік, Сансоне розробив ще один матеріал – Clatek. Замість графенових наночастинок у ньому використовуються галлуазитові нанотрубки на основі глини. Повідомляється, що Clatek демонструє схожі характеристики з Gratek, проте він білий, що дозволяє легко фарбувати його у будь-які кольори та використовувати в тих сферах, де естетичний вигляд матеріалу має суттєве значення.
Очікується, що Gratek отримає контракт з великим виробником автомобілів вже до кінця поточного року, а Clatek з’явиться на ринку протягом двох років. “Цей матеріал продемонстрував справжній потенціал зробити транспортні засоби легшими, безпечнішими та більш екологічними”, – зазначив Сансоне. – “Щодо моїх подальших планів, я зараз працюю над комерціалізацією іншої передової матеріальної розробки, відомої як AegisX, через мій стартап NanoMorphix. Ми розробляємо прозору та текстильну броню для військового, оборонного, аерокосмічного та особистого захисту”. Це свідчить про широту наукових інтересів Сансоне та його прагнення до практичного застосування інноваційних рішень.
Відзнака за інновації та майбутні розробки
Нещодавно Нелло Девід Сансоне отримав нагороду від Mitacs – неприбуткової організації, що фінансується урядом Канади і має на меті стимулювання технічних інновацій по всій країні. Канада – держава, відома своїм прогресивним підходом до науки та технологій, а також підтримкою молодих дослідників. Серед минулих лауреатів цієї престижної нагороди – розробники таких технологій, як пересувний перетворювач відходів сільськогосподарських культур на біопаливо, бортовий самописець на основі комп’ютерного зору, система зворотного зв’язку для спортсменів із застосуванням доповненої реальності та амфібійний робот зі шнековим приводом. Ця нагорода підкреслює вагомість внеску Сансоне у розвиток матеріалознавства та інженерії.
