Har skapat världens starkaste biomaterial - överträffar allt

| Av Magnus Lilienström | Tipsa redaktionen

Forskare vid KTH, University of Michigan i USA och DESY i Tyskland har producerat ett biobaserat material som överträffar styrkan hos alla kända konkurrenter. Det gäller så väl tillverkade som naturliga biobaserade material, inklusive spindeltråd som allmänt anses representera naturens starkaste material.

En av de stora utmaningarna vid skapande av användbara material från nanometerstora komponenter som till exempel kolnanorör, är att sammanfoga dessa så att nanokomponenternas överlägsna egenskaper återspeglas i den slutliga produkten. Nanofibrillär cellulosa (CNF), naturens byggsten som ger styrka och stabilitet för träd och växter, är en biobaserad naturligt förekommande nanofiber med extrema mekaniska egenskaper.

Läs också: Sverige skapar unik AI-arena

Forskargruppen har lyckats sätta ihop ett användbart material som nyttjar de extrema mekaniska egenskaperna hos CNF och som kan användas för framställning av framtida biobaserade lättviktsmaterial för användning i flygplan, bilar, möbler och andra produkter.

– De biobaserade fibrer eller filament som vi tillverkar från CNF är åtta gånger styvare och starkare än den spindeltråd som allmänt anses vara det starkaste biobaserade materialet. Förutom att slå alla biobaserade material överstiger de specifika egenskaperna i styrka eller styvhet de flesta metaller, legeringar, keramik och glasfibrer men är även i paritet med kevlar, säger Daniel Söderberg, forskare vid KTH.

Studien är publicerad i tidningen American Chemical Society (ACS Nano) och beskriver forskarnas metod att efterlikna naturens förmåga att ordna nanofibrer i en nästan perfekt struktur.

Forskningsframstegen springer ur en ökad förståelse för hur fysiken kontrollerar struktureringen av komponenter på nanometernivå, såsom CNF. Denna förståelse har kombinerats med en relativt enkel process där man låter nanofibrer omgärdade av vatten flöda i en millimeterbred kanal. Genom att ansluta två ytterligare flöden vinkelrätt mot flödesriktningen i två steg, först vatten och sedan vatten med lågt pH, ger resultatet att nanofibrerna orienteras i flödets riktning (längs den fiber som spinns). De låses sedan fast genom att interaktionerna mellan nanofiberna styrs. Detta ger en välorganiserad struktur av nanofibrer som sedan kan torkas.

Läs också: Metod kan minska industrins underhållskostnader med 40 procent

– Detta forskningsresultat har åstadkommits genom att vi utvecklat en förståelse som gör att vi kan kontrollera de grundläggande parametrar som är nödvändiga för perfekt nanostrukturering, såsom partikelstorlek, interaktioner, orientering, diffusion, nätverksbildning och dynamik, säger Daniel Söderberg.

Han tillägger att studien även öppnar möjligheten för att utveckla material från andra typer av nanofibrer där den strukturella kontrollen kan tillåta framställandet av användbara material med avancerad funktionalitet och goda mekaniska egenskaper. Processen kan därmed också användas för att kontrollera framställningen av komponenter från kolnanorör och andra nanofibrer.

Det framställda biobaserade materialet har en dragstyvhet på 86 gigapascal (GPa) och draghållfasthet på 1,57 GPa.



Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.


Skriv din kommentar
Startsidan just nu

Kaffe värmer fjärrvärmenätet

Ska utveckla självtränande AI för smarta fabriker

Unibap arbetar fram ett verktyg på området.

Följ ditt beställda stål digitalt

Domen mot Nordkalk fastställd

De skapar världens första ligninanläggning för biodrivmedel

Preem och RenFuel undersöker, att i samarbete med Rottneros, uppföra världens första ligninanläggning för biodrivmedel vid massabruket i Vallvik, Söderhamn. Anläggningen beräknas producera en årlig volym om 25-30 000 ton lignin och vara färdigställd till 2021.

Bolidens tillstånd kan påverka vattenfabrik

Nyhetsbrev

Ny samverkansarena ska lyfta branschen till toppen

Arkiv

De skapar ”gröna batteriet” i energisystemet

Vattenkraften, tillsammans med Litium-jonbatterier, ska bli det ”gröna batteriet” i energisystemet samtidigt som spillvärme tillförs i fjärrvärmenätet från batteriproduktionen.

Undersökning bekräftar - standarder positivt för tillväxt

En nyligen genomförd nordisk studie visar att standarder är starkt kopplade till BNP-tillväxt och arbetsproduktivitet.

Världens snabbaste process för lackarbeten

Öl bryggd på avloppsvatten

EU mångmiljonsatsar på bioflygbränsle

EU satsar 13,9 miljoner euro på att ta fram storskalig produktion av bioflygbränsle och biobensin. Målet är att projektet ska resultera i en mängd bioraffinaderier över hela Europa, som kan använda rester från skogsindustrin till att producera biobränsle.

Volvos gjuteri i Skövde förnyas

Lyckad miljösanering med grönlutslam

Eyetrackingföretag ska ge metallindustrin nya medarbetare

Små företag måste börja automatisera

Rekordår för SMC Automation

Återvunnen asfalt på dansk motorväg

Excellenta tider för Axelent

Avbryter vindkraftsprojekt

Vinner University Steel Prize 2018

Sergi Parareda Oriols innovativa forskning om utmattningshållfastheten i skurna kanter i höghållfast stål slog högst.

Sydafrikanskt intresse för svensk miljöteknik

Bygget snart klart - kan revolutionera stålindustrin

Bygget av världens första anläggning för förnybar energigas till stålindustrin växer fram i Höganäs, något processnet.se tidigare rapporterat om. Nu närmar sig invigningen och många är intresserade av teknikens möjligheter.

De delar resurser, energi och utrustning

170 000 ton koldioxid, 750 ton fosfat och 190 ton svaveldioxid. Det har ett industrinätverk utanför Norrköping besparat miljön årligen genom så kallad industriell symbios.

Hexagon stärks inom kvalitetskontroll

Genombrott på indisk elmarknad

Gå in i din nya fabrik med hjälp av VR

Blir ny VD inom Hydroscand

Yaskawa skapar miljövänlig energidivision

Programvara för robotsensorer

Omstart för Gränges i Arkansas

3D ger effektiviserad tillverkning

Fanuc sätter upp ett nytt nordiskt huvudkontor i Malmö

Flexibelt uv-härdande lim

Kompaktare robotcell för svetsning

Ökad efterfrågan på återvunnen kimrök

Se alla Företagens egna nyheter

Rätt matchning ger enastående lagarbete

Möt Agaria på Elmia Produktionsmässor 15-18 maj i Jönköping!

RS Components utökar RS Pro-sortimentet av test- och mätinstrument

Nya logikmoduler konfigureras via användarvänligt webbgränssnitt

RS Components presenterar två nya serier med strömförsörjningar från RS Pro

RS Components tillkännager distributionsavtal med IDEC för tillgång till industriella komponenter

Lägre livscykelkostnad och ökad hållbarhet

Utökat samarbetsavtal mellan Abracon och RS Components

RS Components lanserar DesignSpark Pmod-adapter för Raspberry Pi

RS Components offentliggör lanseringen av ett kompakt industriellt Ethernet-kontakdon från Hirose

RS Components utökar sortiment med pekskärmar för industriell automation

RS Components utökar sortimentet av kontaktdon och kablar i RS Pro-sortimentet

RS Components presenterar nya industriella läsare för RFID-taggar

Med lanseringen av DesignSpark Safety förenklar RS Components riskbedömning vid maskinutveckling

RS Components tar prisvärda värmekameror till nästa nivå med nya FLIR ONE® Pro

RS stöder uppstartsföretag som ger spädbarn och småbarn tillgång till bionisk protesteknik

RS Components presenterar innovativa Fluke-testare som mäter spänning utan testledningar

Den nya generationen mini-PLC:er från Barth är nu Arduino-kompatibla

RS Components utökar RS Pro-sortimentet med IP50- och IP65-klassade AC-växelriktare och tillbehör

RS Components tillhandahåller kompletta konfektionerade kablar från Molex

In i molnet enkelt och säkert med Beckhoff IoT

Sänd till en kollega

0.127