3.5 Примеры использования нанокомпозитов
Во всем мире в университетах и исследовательских центрах было выполнено большое количество исследований нанотехнологий, в которых научно-исследовательские группы и ученые изучали материалы, свойства и процессы, имеющие отношение к миру пластмассовых нанокомпозитов. До сих пор применения нанопластиков расширялось медленно. Похоже, что такое положение скоро изменится, поскольку различные производители демонстрируют результаты прикладных разработок. "Развитие нанотехнологий напоминает появление в нашем распоряжении целой новой периодической системы элементов", сказал Роджер Авакян, главный директор по технологиям компании PolyOne Corporation, крупнейшего в мире разработчика технических пластмасс.
Сканирующая и атомная силовая микроскопия позволила компании 3M применить нанотехнологии в многослойных оптических пленках из полиэфира, акрила и полиэтиленнафталата, а также разработать новое поколение материалов для управления распространением световых потоков. Пленки, имеющие сотни нанослоев, используются в карманных и стационарных компьютерах для увеличения яркости экрана и снижения влияния на излучение радиочастотных сигналов, а также в отражающих инфракрасное (тепловое) излучение покрытиях для снижения нагрузки автомобильных кондиционеров. Свойства пленок с нанослоями определяются не только оптическими законами, что позволяет компании 3M создавать пленки с высокой отражательной способностью, лучшей, чем у серебра. Можно без использования красителей изготавливать цветные нанослойные пленки. Они могут выглядеть и полностью прозрачными, отражая при этом инфракрасную составляющую света без использования металлизированных отражающих слоев, и следовательно, без влияния на радиоизлучение мобильных телефонов и приемников глобальной системы позиционирования (GPS).
Исследователи университета Case Western Reserve University разработали 'полимерные хамелеоны', имеющие цветные флуоресцентные элементы, чувствительные к деформации и температуре, которые флуоресцируют только в некотором диапазоне давлений или температур. Эти цветные элементы могут быть внедрены в такие пластмассы, как полиэтилен, нейлон и акрил, при этом материал будет изменять цвет при деформации или некоторых изменениях температуры. Такие материалы нашли широкое применение, от производства упаковки для замороженных пищевых продуктов до нейлоновых нитей для игрушек.
Чувствительные к деформации наноматериалы
Компания Nanodynamics Inc. производит мячи для гольфа, конструкция которых исключает смещение центра массы при вращении, таким образом, полет таких мячей точнее соответствует направлению удара, или даже оказывается возможным лучшее удержание траектории мяча на лужайке для гольфа. Усовершенствованная внутренняя оболочка мячей с наночастицами титана не деформируется при характерных для гольфа ударах, а внешняя оболочка мячей выполняется из стойкого к порезам иономера марки Surlyn компании DuPont. Коммерческое испытание мячей с торговой маркой NDMX было начато прошлым летом. Ожидаемая цена продажи составит приблизительно 60 долл. за дюжину таких мячей.
Исследователи крупнейшего в Северной Америке поставщика сажевых добавок – компании Cabot используют нанотехнологии при производстве аэрогелей для включения в световые панели из поликарбоната и полиэфира. Частицы аэрогеля содержат уникальную микроструктуру наноразмерных отверстий или пор. Такая специальная структура придает частицам аэрогеля уникальные электро и шумо изоляционные, и конструкционные свойства. Световые панели из поликарбоната и полиэфира с наногелевым наполнителем могут быть использованы для производства диффузно рассеивающих световых окон, имеющих такие дополнительные преимущества, как малый вес и простота формования.
Лидирующая в исследованиях отверждаемых ультрафиолетовым излучением покрытий с использованием нанотехнологий компания Ecology Coatings Inc. продала лицензию на использование своей жидкой нанокомпозиции покрытия компании DuPont, которая планирует производить их для автомобильной промышленности Северной Америки. Покрытия этой компании позволяют повысить устойчивость к абразивному износу и царапинам автомобильных стекол, панелей, боковых частей кузова и бамперов. Покрытия отверждаются на изделиях с использованием ультрафиолетового излучения вместо нагрева, и благодаря простоте и скорости нанесения, обеспечивают существенную экономию энергии и не требуют использования растворителей, которые могут загрязнять воздух.
Компания Compounder PolyOne предложила новый огнестойкий наноматериал, продукт полимеризации наноглин с нейлоном 6 in situ, и утверждает, что этот метод обеспечивает лучшие характеристики при более чем двукратном уменьшении количества расходуемой наноглины.
Компания Arkema успешно разрабатывает новые акриловые сополимеры. Используя фирменные технологии управления способом связывания различных химических ионов в макромолекулах, компания выпускает ассортимент новых сополимеров с нанокомпонентами 'Nanostrength'. Для изготовления материалов Nanostrength (для формования с раздувом и вытяжкой) в традиционные бутадиенстирольные сополимеры включается третий полярный блок ПММА. Полярные группы ПММА совместимы со многими промышленными полимерами и смолами и обеспечивают получение исключительных сочетаний ударопрочности, жесткости, термостойкости и прозрачности, которые не возможно добиться при использовании традиционных добавок. В качестве расширения ассортимента пластмасс доступны шесть видов материалов, например, фторсодержащие полимеры и нейлон 12, а так же эпоксидные смолы и пленки на основе эпоксидных смол. Эти сополимеры также используются в сплавах полифениленэфира с нейлоном 6, фторсодержащими полимерами и эпоксидными смолами.