Gezien de bezorgdheid over de opwarming van de aarde, onderzoekers werken hard aan het minimaliseren van de hoeveelheid brandstof die we allemaal in het dagelijks leven gebruiken. Door het gewicht van voertuigen te verminderen, is er minder brandstof nodig om ze aan te drijven, en steek het geld weer in je zak.

In een recent gepubliceerd onderzoek in Tijdschrift voor chemische technologie , onderzoekers van Kanazawa University hebben een industrieel afvalproduct chemisch gewijzigd, en verwerkt tot een mogelijk lichtgewicht constructiemateriaal. Deze ontwikkeling kan het brandstofverbruik van particulier en commercieel vervoer verhogen.

De onderzoekers begonnen met Kraft-lignine, een bijproduct van een gemeenschappelijk houtpulpproces. Papierfabrieken verbranden meestal Kraft-lignine om stroom op te wekken, omdat het moeilijk te gebruiken is voor iets anders dan gespecialiseerde doeleinden. Het chemisch verwerken van Kraft-lignine tot een nuttiger materiaal zou de ecologische duurzaamheid van de papierproductie verbeteren.

"We hebben een chemische modificatie van Kraft-ligninepolymeer uitgevoerd, bekend als acetylering, " zegt eerste auteur László Szabó. "Het optimaliseren van de mate van acetylering was van cruciaal belang voor onze onderzoeksinspanningen."

Een gecontroleerde reactie was belangrijk voor het optimaliseren van het vermogen van Kraft-lignine om compatibel te zijn met een ander polymeer genaamd polyacrylonitril, en zo hoogwaardige koolstofvezels te bereiden en een samengesteld composiet te creëren. Als er te weinig of te veel acetylering is, de koolstofvezels zijn van lage kwaliteit.

"Onze reactie was vrij mild, het produceren van slechts een vrij goedaardig bijproduct - aceton - zonder de polydispersiteit van de Kraft-lignine te veranderen, " legt Kenji Takahashi uit, co-senior auteur. "We waren dus in staat om Kraft-lignine te mengen met polyacrylonitril om een ​​dope-oplossing voor elektrospinnen te verkrijgen die meer compatibele polymeersegmenten bevat en uiteindelijk hoogwaardige koolstofvezels te fabriceren."

De koolstofvezelmatten van de onderzoekers bevatten fijne uniforme vezels, zonder de thermische behandeling die de vezelkwaliteit vermindert. In feite, vergeleken met ongemodificeerde Kraft-lignine, door gebruik te maken van het gemodificeerde polymeer vertoonde de vezelmat een bijna drievoudige verbetering in mechanische sterkte.

"De mechanische prestaties van onze vezels zijn te danken aan de op maat gemaakte grafietstructuur van de materialen, " legt Szabó uit. "Dit resultaat is te danken aan de verbeterde polymeerinteracties die leiden tot een meer uitgelijnd polymeernetwerk dat vervolgens wordt onderworpen aan de thermische behandeling."

Engineered composieten zijn gebruikelijk in ruimtevaartuigen, auto's, plastic, beton, en vele andere producten en technologieën. Wanneer deze onderzoekers de kosten van de voorbereiding van hun nieuwe koolstofvezels minimaliseren, misschien zullen de voertuigen van de toekomst lichter zijn, duurzamer, en zuiniger. Aangezien elke industrie gebruik maakt van transport, iedereen zal geld besparen en elk bedrijf zal milieuvriendelijker zijn.