Канадские ученые создали инновационный композитный материал Gratek, который на 20% прочнее и на 18% легче традиционного стеклонаполненного полипропилена, широко используемого в автомобильной промышленности. Секрет улучшенных характеристик — добавление графена, причем в минимальном количестве — менее 1% от общего состава.
Нелло Дэвид Сансоне, постдокторант из лаборатории многофункциональных композитов Университета Торонто, разработал уникальную технологию интеграции графеновых нанопластинок в стеклонаполненный полипропилен. Работа велась в партнерстве с производителем автозапчастей Axiom Group.
Графен — удивительный материал толщиной всего в один атом углерода, который считается самым прочным из созданных человеком веществ. При этом он остается гибким, растяжимым и химически стабильным, а также обладает высокой электро- и теплопроводностью. Неудивительно, что ученые всего мира пытаются внедрить его в различные материалы.
Главной проблемой предыдущих попыток было то, что графен имел тенденцию слипаться в комки во время обработки, концентрируя механическое напряжение в нежелательных местах и приводя к разрушению материала. Сансоне решил эту проблему с помощью запатентованной технологии, которая заставляет нанопластинки графена связываться только со стекловолокнами внутри полипропиленовой матрицы, предотвращая их скопление.
Поскольку графен укрепляет волокна, для достижения необходимой прочности их требуется меньше. Дополнительным преимуществом стало снижение износа производственного оборудования при резке и сверлении нового материала из-за меньшего содержания в нем стекла.
У Gratek есть одно ограничение — из-за графена материал может быть только черного цвета. Учитывая это, Сансоне разработал альтернативный материал Clatek, в котором вместо графеновых нанопластинок используются глиняные галлуазитовые нанотрубки. По характеристикам он близок к Gratek, но имеет белый цвет и его можно окрашивать.
«Разработанные нами материалы сделают автомобили легче, безопаснее и экологичнее», — отметил Сансоне. Ожидается, что Gratek будет внедрен крупным автопроизводителем до конца этого года, а Clatek станет коммерчески доступным в течение двух лет.
Сейчас ученый работает над коммерциализацией еще одной передовой формулы материала AegisX через свой стартап NanoMorphix, где разрабатывают прозрачную и текстильную броню для военных, оборонных, аэрокосмических целей и личной защиты. За свою работу Сансоне недавно получил награду от Mitacs — канадской государственной некоммерческой организации, которая поддерживает технические инновации.
Ранее российские ученые создали графеновые пленки, перспективные для создания покрытий для телевизоров.
