技术创新:英国科学家发明新型“海贝”合成材料

中研股份2019年6月26日讯  由材料科学家和化学家组成的研发小组的灵感来自于在海滩上发现的贝壳,研究人员从各种不相近的“成分”'中提取相应物质最终合成一种全新的复合材料。

近日,来自英国曼彻斯特大学和利兹大学的科学家们成功研发出一种新型的“海贝”合成材料,该材料是由白垩和聚苯乙烯杯混合而成。新材料的最大特点是更加坚硬,因此用这种材料建造的住宅和办公楼将更坚固耐用。

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技术创新:英国科学家发明新型“海贝”合成材料

目前,该项技术可以被用来制造抗开裂性能极高的陶器,和耐裂纹的建筑材料和骨头替代材料。并且相关论文已经发表在《先进材料月刊》上,研究人员称通过该项技术,已经可以成功地对碳酸钙和聚苯乙烯粒子混合物,或白垩和聚苯乙烯粒子混合物等用于制造饮料杯的材料进行强化。

研究人员同时还开发了一种能有效将聚苯乙烯颗粒和方解石晶体相结合的方法,并发现通过这种手段可以使原本很脆的材料变得更加有韧性。他们指出,聚苯乙烯也可以作为防止裂缝不断扩大的增强助剂。科学家还观察到,当这种增强材料发生破裂时,在裂缝中的聚合物会吸收能量并提高韧性,因此它的形态会得到延长。此外,这种新方法还可以通过对不同形状,大小和不同组成成分的选择,使新材料的属性发生变化。

曼彻斯特大学材料学院的史蒂芬.艾希霍恩康博士说:“贝壳材料的力学性能可以与那些经过高温高压处理的人造陶瓷相媲美。贝壳材料的构建方式可以帮助分散结构应力,并有效控制裂缝的蔓延。碳酸钙是构成白垩的主要成分,其材质的脆性程度非常高,只要稍加外力就可以轻松将其折断。但相比之下,贝壳的材质就显得更加强韧,其抗断裂性能也明显增强,这主要是因为碳酸钙与蛋白质结合在一起,同时加入一定量的晶体。这就好比砖对于墙体的作用,可以使墙体更加坚硬,甚至更牢固。目前,我们已经通过使用聚苯乙烯为材料添加了蛋白质,从而制造出一个更坚固的贝形构造材质,这种材料的属性类似于天然贝壳。”

史蒂芬博士补充说“不过,该项目还有待进一步的研究和试验,但我们的研究已经为制造更坚硬的,以白垩为基质的复合材料提供了最有效的方法,将来这种新型材料的应用潜力一定会非常巨大。”。

该研究项目得到英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)的资助,并联合英国利兹大学化学学院教授菲奥娜.米氏共同进行研发。

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