Tadqiqotchilar mahalliy o'tlar asosida sintez plastiklarni almashtirish uchun biologik parchalanishi mumkin bo'lgan kompozitlarni ishlab chiqdilar

Kompozitlar sohasidagi innovatsiyalar

IIT Bombay professori Aparna Singh shuni ta'kidlaydi, bu kabi kompozitlardan foydalanish matritsadagi biologik parchalanishi mumkin bo'lgan komponent ulushini oshiradi va tolalarni termoplastiklarga nisbatan yanada qulay qiladi. U ushbu tabiiy tolalarni qo'shish kompozitlarning mustahkamligi va viskozligini sezilarli darajada yaxshilashini ta'kidlaydi.

Professor Singh o'quvchisi Nitin Kumar Arya va IIT Bombaydagi jamoasi bilan barqaror kompozit materiallarni ishlab chiqishda faol ishlamoqda. Ularning patentlari bu texnologiyadagi taraqqiyotni namoyish etadi. Ular oddiy plastiklarni Munja o'ti va Bermuda o'ti kabi biologik parchalanishi mumkin bo'lgan moddalar bilan birlashtirib, ko'plab yangi, ekologik toza materiallar yaratdilar. Ushbu yashil kompozitlar oshirilgan mustahkamlik, chidamlilik, yengillik, iqtisodiy samaradorlik va yuqori qayta ishlash qobiliyati bilan ajralib turadi, bu esa tsiklik iqtisodiyotga o'tishni bildiradi.

Mahalliy o'tlarning afzalliklari

Professor Singhning so'zlariga ko'ra, ko'pgina tadqiqotlar paxta, ipak yoki jut kabi tijorat tabiiy tolalariga e'tibor qaratgan bo'lsa-da, ularning ishi hozirgacha ilg'or polimer kompozitlarda qo'llash uchun kam o'rganilgan boy mahalliy o'tlarining muhandislik salohiyatini ko'rsatadi.

Avval ekologik kompozitlar sohasidagi innovatsiyalar ko'pincha tabiiy tolalarni plastik bilan bog'lashni ta'minlash uchun murakkab va qimmatbaho retseptlar, shuningdek, kimyoviy kompatibilizatorlar, dispersantlar va sintezlangan bog'lovchilarni talab qilardi. Professor Singhning ishi bu toksik murakkablikning katta qismini bartaraf etadi. Uning jamoasi plastikni tolalar bilan birlashtirishning ekologik usullarini ishlab chiqdilar va bir qator patentlar oldilar. Ularning tadqiqotlarida epoksiq qalin moddalar, yuqori zichlikdagi qayta ishlanadigan polietilen (HDPE), polipropilen (PP) va polilaktik kislota (PLA) kabi biologik parchalanishi mumkin bo'lgan polimerlarni mustahkamlash uchun boy mahalliy o'tlar — Saccharum munja (Munja o'ti) va Cynodon dactylon (Bermuda o'ti) — ishlatiladi, bu esa an'anaviy materiallardan yuqori xususiyatlarga ega.

Ishlab chiqarish va sinov usullari

Professor Singhning jamoasi mayda kesilgan Saccharum munja tolalarini hech qanday kimyoviy bog'lovchi vositalaridan foydalanmasdan bevosita HDPE granulalari bilan aralashtirish usulini ishlab chiqdilar. Kompozit komponentlari yuqori mustahkamlikka ega, ekologik toza qismlarni yaratish uchun ekstrudiya shtamp mashinasidan o'tkaziladi, ular an'anaviy shisha tolali kompozitlardan sezilarli darajada arzonroq va yengilroqdir.

Boshqa ixtiro Bermuda o'tidan foydalanadi. U tez o'sayotgan o't sifatida qaralsa ham, uning zich, tolali tuzilishi uni ajoyib mustahkamlovchi agentga aylantiradi. Bermuda o'tini oddiy alkali eritma (natriy gidroksidi) bilan qayta ishlash tabiiy yog'lar va ifloslantiruvchilarni olib tashlash imkonini beradi, bu esa tolalar va HDPE o'rtasida mustahkam bog'lanishni ta'minlaydi. Olingan material cho'zilish mustahkamligiga ega bo'lib, u toza HDPE ning mustahkamligidan ancha yuqori.

Professor Singh ta'kidlaydiki, tabiiy tolalar tabiatdan holda gidrofilik sirtga ega, HDPE esa gidrofobikdir. Bunday nomuvofiqlik odatda yomon tolalar-matritsa bog'lanishiga, kuchlarning samarasiz uzatilishi va mexanik xususiyatlarning yomonlashishiga olib keladi. Qimmatbaho kompatibilizatorlarga katta bog'liqliksiz kuchli interfeys bog'lanishiga erishish jiddiy muammo edi.

Sanoat va 3D-bosishdagi qo'llanilishi

Og'ir sanoat ehtiyojlari uchun tadqiqotchilar Munja tolasi va epoksiq qalin moddasidan yuqori samarali kompozitni patentlashdi. Erigan plastiklardan voz kechib, bu ixtiro Munja tolalarini matolarga joylashtiradi va ularni vakuum yordamida shakllantirish usullaridan foydalanib, qattiqlovchi epoksiq qalin modda bilan qoplaydi. Natijada, cho'zilish mustahkamligida 40% ga sezilarli darajada oshish kuzatildi, bu esa yovvoyi o't va qalin moddadan yasalgan kompozitning sintezlangan shisha tolasi bilan raqobatlashishiga imkon beradi.

O'zining oxirgi tadqiqotida jamoa boshqa keng tarqalgan ishlab chiqarish jarayoni — 3D-bosish bilan bog'liq muammoni hal qildi. Toza HDPE ni bosish qisqarish va sovutilganda plastik deformatsiyasi tufayli juda qiyin. Nitin Kumar Arya tushuntiradiki, HDPE yuqori termal qisqarish va sovutilganda egilish tufayli FDM asosidagi 3D-bosish uchun eng murakkab termoplastiklardan biri sifatida tanilgan, bu esa ko'pincha qatlamlarning yomon yopishtirilishi va qismning ishdan chiqishiga olib keladi. Bu to'siqni yengib o'tish tadqiqotning asosiy maqsadlaridan biri edi.

IIT Bombay jamoasi Munja o'tidan 5% dan 40% gacha bo'lgan yangi 3D-bosish filamenti ishlab chiqdi. U qo'shimcha qiladiki, tolalar HDPE dan kamroq issiqlik kengayish koeffitsientiga ega. Bu shuni anglatadiki, plastiklarning aksiga, ular isitilganda haddan tashqari kengaymaydi yoki siqilmaydi. HDPE bilan aralashtirilganda, tolalar plastik uchun qolip vazifasini bajaradi va bosish paytida uning deformatsiyasini oldini oladi. Ekstrudiya parametrlarini va bosish platformasi haroratini to'g'ri sozlash ushbu kompozitning mukammal chop etilishini ta'minlaydi, mustahkam va barqaror qismlarning tezkor prototiplashiga imkon beradi.

Tijorat istiqbollari va xulosa

Bu yangi patentlangan materiallarning tijorat qo'llanilishi keng va ko'plab yirik jahon sanoatlarini qamrab oladi. Ushbu tabiiy tolali kompozitlar juda yengil, ammo qattiq bo'lgani uchun ulardan avtomobil sanoatida yoqilg'i tanklari, ichki panellar, bort panellari va bamperlar uchun foydalanish mumkin. Hindistonda, transport vositalarini tashish va hayot sikli bo'yicha tobora qat'iyroq qoidalar mavjudligi sababli, plastiklar samarali qayta ishlashlari kerak yoki yuqori miqdordagi tabiiy tolalar bilan barqaror materiallardan ishlab chiqarilishi kerak.

Uy sharoitida ular ekologik qurilish panellari, yuk ko'taruvchi konstruksiyalar, vaqtinchalik qurilish qalqonlari va stullar hamda stol usti kabi yuqori sifatli mebellar uchun idealdir, shu bilan birga termitlar yoki namlikdan buzilmaydi. Iste'molchi tovarlari va qadoqlash uchun ular bir martalik yoki qayta ishlash qiyin bo'lgan plastiklarni almashtirishi mumkin. Ushbu kompozitlar mustahkam uy jihozlari, qayta ishlatiladigan idishlar va ekologik qadoqlash shaklida shakllantirilishi mumkin.

Nitin xulosa qiladiki, tadqiqot bir xil tabiiy tolalar tizimidan bosim ostida qalin modda quyish, qatlamli qo'shish usuli bilan modellashtirish (3D-bosish) va vakuum yordamida shakllantirish (VARTM) da foydalanish imkoniyatini muvaffaqiyatli namoyish etdi. Jarayonlarning bunday keng mosligi sanoat miqyosdagi kengaytirish va ishlab chiqilgan kompozitlarning tijorat salohiyatini sezilarli darajada oshiradi.

Dunyo uglerod chiqindilarini kamaytirish va uglerod yoki shisha tolasi kabi sintezlangan, qayta ishlanmaydigan materiallarga bog'liqlikni kamaytirish usullarini shoshilinch izlayotgani sababli, yashil ishlab chiqarish zarur bo'lib qoldi. Oddiy, tez o'sayotgan yovvoyi o'tni qayta ishlanadigan plastiklarni mustahkamlash agentiga aylantirish orqali olimlar yanada arzon va ekologik ishlab chiqarish yo'liga yo'l ochmoqda. O't bilan mustahkamlangan bu plastik bizni haqiqatda barqaror ishlab chiqarish kelajagiga yaqinlashtirmoqda, yengil avtomobil qismlaridan tortib mahsulotlarning ekologik qadoqlashigacha.