В КФУ синтезировали наночастицы, придающие АБС-пластику уникальные свойства
![В КФУ синтезировали наночастицы, придающие АБС-пластику уникальные свойства]()
Новый метод синтеза магнитных наночастиц борида кобальта, добавка которых позволяет получать на основе промышленного термопластичного АБС-полимера композиты с заданными механическими, магнитными и диэлектрическими свойствами, разработали специалисты Химического института им. А. М. Бутлерова Казанского федерального университета (КФУ), 17 января сообщает пресс-служба вуза.
Исследование проводилось в рамках проекта «Мультифункциональные материалы для целевой модификации промышленно выпускаемых термопластов» под руководством доцента кафедры неорганической химии Артура Ханнанова.
Он рассказал, в чем преимущество разработанного ими наноматериала, а также о методе его получения:
«Боридные частицы кобальта обычно получают при температуре 500–900 градусов Цельсия, что делает его производство достаточно дорогим. Мы разработали новый низкоэнергетический подход, который позволяет получать частицы борида кобальта при комнатной температуре».
Эти магнитные наночастицы были синтезированы учеными КФУ для создания на основе промышленного термопластика — акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) — композитов, свойствами которых можно управлять с помощью добавки таких наночастиц.
«В ходе нашего исследования изучалось влияние различных концентраций наночастиц на физические, механические, магнитные и диэлектрические свойства получаемых композитов, — пояснил руководитель проекта. — Было установлено, что изменение концентрации наночастиц в композите АБС позволяет контролировать температуру стеклования материала в диапазоне от 107,5 до 112 градусов Цельсия».
Исследования показали, что такие композиты имеют суперпарамагнитные свойства, линейно зависящие от концентрации наночастиц. Хотя диэлектрическая проницаемость композита незначительно отличается от таковой у чистого АБС, увеличение содержания наночастиц сдвигает максимум диэлектрической проницаемости в сторону более низких частот.
Артур Ханнанов заявил, что разработанный его научной группой наноматериал позволит улучшить механические, магнитные и диэлектрические свойства композитов, что расширит область применения АБС в промышленном производстве.
«Мы научились при помощи наночастиц контролировать такие характеристики пластика, как температура стеклования и стойкость к окислению, что позволяет более тонко „настраивать“ полученные из него изделия и увеличивает количество циклов переработки этого пластика, что делает его более экологичным», — отметил ученый.
Он указал, что обычно улучшения свойств пластиков добиваются применением сразу нескольких различных добавок, каждая из которых изменяет какую-либо одну характеристику, например, термоокислительную стабильность, магнитные или диэлектрические свойства и др. Однако химики КФУ создали материал, добавка которого изменяет сразу несколько характеристик пластика, что позволяет регулировать все эти свойства одновременно.
При этом модифицированные АБС-пластики, которые обладают прекрасными диэлектрическими свойствами и могут выдерживать высокие температуры, будут востребованы в производстве изоляционных материалов и таких электронных компонентов, как корпуса микросхем и других устройств, где необходимы высокая теплостойкость и устойчивость к окислению.
«Возможность контроля температуры стеклования и механических свойств композитов делает их подходящими для создания высокопрочных и долговечных филаментов для 3D-печати, используемых в создании сложных конструкций и прототипов», — указал на еще одну область применения Ханнанов.
Кроме того, магнитные свойства этих композитов позволяют использовать их для создания управляемых магнитным полем роботизированных систем, например, для автоматизации промышленных процессов.
«Подобные системы есть, но они обычно выпускаются на основе более дорогих полимерных материалов. Мы смогли создать из рутинного пластика материал, выполняющий те же функции», — указал руководитель проекта.
Он особо отметил экологические преимущества новых композитов, которые в первую очередь связаны с возможностью их вторичной переработки и повторного использования:
«АБС является одним из наиболее распространенных полимеров, который легко поддается переработке и повторному использованию. Добавление наночастиц не ухудшает эту способность, что позволяет создавать композиты, которые могут быть переработаны после окончания срока службы продукта. Это снижает количество отходов и уменьшает потребление природных ресурсов».
Результаты исследования нового метода синтеза наночастиц борида кобальта для создания композита разработчики представили в статье «Управление диэлектрическими, механическими и термическими свойствами полимерного композита на основе ABS с использованием наночастиц CoB» (Control of Dielectric, Mechanical and Thermal Properties of a Polymer Composite Based on ABS Using CoB Nanoparticles), опубликованной в журнале Polymers.
Новый метод синтеза магнитных наночастиц борида кобальта, добавка которых позволяет получать на основе промышленного термопластичного АБС-полимера композиты с заданными механическими, магнитными и диэлектрическими свойствами, разработали специалисты Химического института им. А. М. Бутлерова Казанского федерального университета (КФУ), 17 января сообщает пресс-служба вуза.
Исследование проводилось в рамках проекта «Мультифункциональные материалы для целевой модификации промышленно выпускаемых термопластов» под руководством доцента кафедры неорганической химии Артура Ханнанова.
Он рассказал, в чем преимущество разработанного ими наноматериала, а также о методе его получения:
«Боридные частицы кобальта обычно получают при температуре 500–900 градусов Цельсия, что делает его производство достаточно дорогим. Мы разработали новый низкоэнергетический подход, который позволяет получать частицы борида кобальта при комнатной температуре».
Эти магнитные наночастицы были синтезированы учеными КФУ для создания на основе промышленного термопластика — акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) — композитов, свойствами которых можно управлять с помощью добавки таких наночастиц.
«В ходе нашего исследования изучалось влияние различных концентраций наночастиц на физические, механические, магнитные и диэлектрические свойства получаемых композитов, — пояснил руководитель проекта. — Было установлено, что изменение концентрации наночастиц в композите АБС позволяет контролировать температуру стеклования материала в диапазоне от 107,5 до 112 градусов Цельсия».
Исследования показали, что такие композиты имеют суперпарамагнитные свойства, линейно зависящие от концентрации наночастиц. Хотя диэлектрическая проницаемость композита незначительно отличается от таковой у чистого АБС, увеличение содержания наночастиц сдвигает максимум диэлектрической проницаемости в сторону более низких частот.
Артур Ханнанов заявил, что разработанный его научной группой наноматериал позволит улучшить механические, магнитные и диэлектрические свойства композитов, что расширит область применения АБС в промышленном производстве.
«Мы научились при помощи наночастиц контролировать такие характеристики пластика, как температура стеклования и стойкость к окислению, что позволяет более тонко „настраивать“ полученные из него изделия и увеличивает количество циклов переработки этого пластика, что делает его более экологичным», — отметил ученый.
Он указал, что обычно улучшения свойств пластиков добиваются применением сразу нескольких различных добавок, каждая из которых изменяет какую-либо одну характеристику, например, термоокислительную стабильность, магнитные или диэлектрические свойства и др. Однако химики КФУ создали материал, добавка которого изменяет сразу несколько характеристик пластика, что позволяет регулировать все эти свойства одновременно.
При этом модифицированные АБС-пластики, которые обладают прекрасными диэлектрическими свойствами и могут выдерживать высокие температуры, будут востребованы в производстве изоляционных материалов и таких электронных компонентов, как корпуса микросхем и других устройств, где необходимы высокая теплостойкость и устойчивость к окислению.
«Возможность контроля температуры стеклования и механических свойств композитов делает их подходящими для создания высокопрочных и долговечных филаментов для 3D-печати, используемых в создании сложных конструкций и прототипов», — указал на еще одну область применения Ханнанов.
Кроме того, магнитные свойства этих композитов позволяют использовать их для создания управляемых магнитным полем роботизированных систем, например, для автоматизации промышленных процессов.
«Подобные системы есть, но они обычно выпускаются на основе более дорогих полимерных материалов. Мы смогли создать из рутинного пластика материал, выполняющий те же функции», — указал руководитель проекта.
Он особо отметил экологические преимущества новых композитов, которые в первую очередь связаны с возможностью их вторичной переработки и повторного использования:
«АБС является одним из наиболее распространенных полимеров, который легко поддается переработке и повторному использованию. Добавление наночастиц не ухудшает эту способность, что позволяет создавать композиты, которые могут быть переработаны после окончания срока службы продукта. Это снижает количество отходов и уменьшает потребление природных ресурсов».
Результаты исследования нового метода синтеза наночастиц борида кобальта для создания композита разработчики представили в статье «Управление диэлектрическими, механическими и термическими свойствами полимерного композита на основе ABS с использованием наночастиц CoB» (Control of Dielectric, Mechanical and Thermal Properties of a Polymer Composite Based on ABS Using CoB Nanoparticles), опубликованной в журнале Polymers.
