설계: 폐기물에서 차세대 탄소 섬유로
화학적으로 설계된 새로운 리그닌은 더 강하고 가벼운 탄소 섬유와 더 나은 재활용 플라스틱으로 이어집니다.
날짜: 2022년 8월 18일
원천: 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교
요약:
새로운 연구는 곧 현재 폐기물로 간주되는 제품을 사용하여 더 가볍고 더 강한 탄소 섬유와 더 강한 플라스틱으로 이어질 수 있습니다.
세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 연구는 곧 더 가볍고 더 강한 탄소 섬유 재료와 더 부드러운 환경 영향을 주는 더 강한 플라스틱으로 이어질 것입니다. 이러한 개선에 필요한 주성분은 대부분의 식물에 필수적이지만 산업계에서는 폐기물로 간주되는 화합물인 리그닌입니다.
리그닌의 잠재력을 여는 열쇠는 그 속성 중 일부를 화학적으로 바꾸는 것이었습니다. High Molecular Weight Esterified Linkage Lignin(HiMWELL)은 St. Louis McKelvey School of Engineering에 있는 Washington University의 에너지, 환경 및 화학 공학과 교수인 Joshua Yuan의 그룹에 의해 설계되었습니다.
이 연구는 Matter 저널에 8월 11일 게재되었습니다 .
연구원들은 새로 설계된 HiMWELL 리그닌이 폴리아크릴로니트릴(PAN)과 결합되어 더 나은 탄소 섬유의 전구체가 될 수 있으며 더 나은 특성을 가진 재활용 가능한 플라스틱의 개발도 가능하게 할 수 있다는 것을 알고 있었습니다.
이미 탄소 섬유는 강하고 뻣뻣하지만 가볍고 고급스러운 소재로 알려져 있습니다. 테니스 라켓부터 비행기까지 모든 구조의 보강재로 사용되며, 탄소 섬유 프레임은 고급 차량의 무게를 줄이고 안전성을 높입니다. 그것은 가장 빠른 슈퍼카와 하이퍼카의 가능한 모든 곳에 통합되었습니다.
Yuan의 이전 연구는 방정식에 리그닌을 통합하는 데 세 가지 주요 장애물을 확인했습니다. 리그닌의 화학 구조와 분자량이 모두 균일하지 않아 다른 중합체와 결합하기 어렵습니다. 그리고 그것은 많은 수의 OH 그룹을 가지고 있는데, 이는 물을 끌어당기는 산소와 수소의 반응성 쌍입니다. 탄소 섬유와 같은 단단한 재료를 만드는 데 이상적이지 않습니다. 이러한 발견은 워싱턴 대학의 선임 과학자인 Yuan과 Jinghao Li에게 영감을 주어 리그닌 구조를 재설계했습니다.
이러한 특성을 화학적으로 변경하는 기술을 개발함으로써 Yuan은 "우리는 매우 독특한 유형의 리그닌을 실제로 만들었습니다."라고 말했습니다.
PAN과 결합했을 때 HiMWELL 기반 탄소섬유는 기록적인 인장강도를 보였고 표준 탄소섬유보다 우수한 기계적 물성을 보였다. 재활용 가능한 폴리머 블렌드에 첨가했을 때 HiMWELL은 기계적 특성을 개선하고 UV 차단도 개선했습니다.
"마침내, 우리는 탄소 섬유에 사용되는 리그닌에 대한 기술 경로를 갖게 되었습니다."라고 Yuan이 말했습니다. 그리고 아마도 언젠가는 "당신은 이 쓰레기를 차의 껍질로 만들 것입니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/