Onderzoek van de Washington University in St. Louis kan binnenkort leiden tot lichtere, sterkere koolstofvezelmaterialen en sterkere kunststoffen met een zachtere impact op het milieu. Het belangrijkste ingrediënt dat nodig is voor deze verbeteringen is lignine, een verbinding die essentieel is voor de meeste planten, maar door de industrie als een afvalproduct wordt beschouwd.

De sleutel tot het openen van het potentieel van lignine was het chemisch veranderen van enkele van zijn eigenschappen. High Molecular Weight Esterified Linkage Lignine (HiMWELL) is ontworpen door de groep van Joshua Yuan, professor en voorzitter van het Department of Energy, Environmental &Chemical Engineering aan de Washington University in St. Louis' McKelvey School of Engineering.

Het onderzoek werd op 11 augustus gepubliceerd in het tijdschrift Matter .

Onderzoekers wisten dat, in combinatie met polyacrylonitril (PAN), de nieuw ontworpen HiMWELL-lignine een voorloper zou kunnen worden van een betere koolstofvezel en dat het ook de ontwikkeling van recyclebare kunststoffen met betere eigenschappen mogelijk zou maken.

Koolstofvezel staat al bekend als een sterk en stijf, maar toch licht en eersteklas materiaal. Het wordt gebruikt als structurele versterking in alles, van tennisrackets tot vliegtuigen, en koolstofvezelframes verminderen het gewicht en verbeteren de veiligheid in high-end voertuigen. Het is overal mogelijk verwerkt in enkele van de snelste super- en hypercars.

Yuan's eerdere werk identificeerde drie belangrijke wegversperringen voor het opnemen van lignine in de vergelijking:noch de chemische structuur van lignine, noch het molecuulgewicht is uniform, waardoor het moeilijk te combineren is met andere polymeren. En het heeft een groot aantal OH-groepen, een reactieve combinatie van zuurstof en waterstof die water aantrekt - niet ideaal voor het bouwen van een stijf materiaal zoals koolstofvezel. Deze ontdekkingen inspireerden Yuan en Jinghao Li, een senior wetenschapper aan de Washington University, om ligninestructuren opnieuw te ontwerpen.

Door een techniek te ontwikkelen om deze eigenschappen chemisch te veranderen, zei Yuan:"We hebben echt een type lignine gecreëerd dat heel uniek is."

In combinatie met PAN had de op HiMWELL gebaseerde koolstofvezel een record treksterkte en vertoonde betere mechanische eigenschappen dan standaard koolstofvezel. Toen het werd toegevoegd aan recyclebare polymeermengsels, verbeterde HiMWELL de mechanische eigenschappen en verbeterde ook de UV-bescherming.

"Eindelijk hebben we een technologisch pad om lignine te gebruiken voor koolstofvezels," zei Yuan. En misschien op een dag:"Je verandert dit afval in het omhulsel van een auto." + Verder verkennen

Bergen afval kunnen leiden tot nieuwe productie in de VS, banen