近日,來(lái)自英國(guó)曼徹斯特大學(xué)和利茲大學(xué)的科學(xué)家們成功研發(fā)出一種新型的“海貝”合成材料,該材料是由白堊和聚苯乙烯杯混合而成。新材料的最大特點(diǎn)是更加堅(jiān)硬,因此用這種材料建造的住宅和辦公樓將更堅(jiān)固耐用。
這支由材料科學(xué)家和化學(xué)家組成的研發(fā)小組的靈感來(lái)自于在海灘上發(fā)現(xiàn)的貝殼,研究人員從各種不相近的“成分”'中提取相應(yīng)物質(zhì)最終合成一種全新的復(fù)合材料。目前,該項(xiàng)技術(shù)可以被用來(lái)制造抗開(kāi)裂性能極高的陶器,和耐裂紋的建筑材料和骨頭替代材料。并且相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在《先進(jìn)材料月刊》上,研究人員稱(chēng)通過(guò)該項(xiàng)技術(shù),已經(jīng)可以成功地對(duì)碳酸鈣和聚苯乙烯粒子混合物,或白堊和聚苯乙烯粒子混合物等用于制造飲料杯的材料進(jìn)行強(qiáng)化。
研究人員同時(shí)還開(kāi)發(fā)了一種能有效將聚苯乙烯顆粒和方解石晶體相結(jié)合的方法,并發(fā)現(xiàn)通過(guò)這種手段可以使原本很脆的材料變得更加有韌性。他們指出,聚苯乙烯也可以作為防止裂縫不斷擴(kuò)大的增強(qiáng)助劑。科學(xué)家還觀察到,當(dāng)這種增強(qiáng)材料發(fā)生破裂時(shí),在裂縫中的聚合物會(huì)吸收能量并提高韌性,因此它的形態(tài)會(huì)得到延長(zhǎng)。此外,這種新方法還可以通過(guò)對(duì)不同形狀,大小和不同組成成分的選擇,使新材料的屬性發(fā)生變化。
曼徹斯特大學(xué)材料學(xué)院的史蒂芬.艾希霍恩康博士說(shuō):“貝殼材料的力學(xué)性能可以與那些經(jīng)過(guò)高溫高壓處理的人造陶瓷相媲美。貝殼材料的構(gòu)建方式可以幫助分散結(jié)構(gòu)應(yīng)力,并有效控制裂縫的蔓延。碳酸鈣是構(gòu)成白堊的主要成分,其材質(zhì)的脆性程度非常高,只要稍加外力就可以輕松將其折斷。但相比之下,貝殼的材質(zhì)就顯得更加強(qiáng)韌,其抗斷裂性能也明顯增強(qiáng),這主要是因?yàn)樘妓徕}與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起,同時(shí)加入一定量的晶體。這就好比磚對(duì)于墻體的作用,可以使墻體更加堅(jiān)硬,甚至更牢固。目前,我們已經(jīng)通過(guò)使用聚苯乙烯為材料添加了蛋白質(zhì),從而制造出一個(gè)更堅(jiān)固的貝形構(gòu)造材質(zhì),這種材料的屬性類(lèi)似于天然貝殼。”
史蒂芬博士補(bǔ)充說(shuō)“不過(guò),該項(xiàng)目還有待進(jìn)一步的研究和試驗(yàn),但我們的研究已經(jīng)為制造更堅(jiān)硬的,以白堊為基質(zhì)的復(fù)合材料提供了最有效的方法,將來(lái)這種新型材料的應(yīng)用潛力一定會(huì)非常巨大。”。
該研究項(xiàng)目得到英國(guó)工程和自然科學(xué)研究委員會(huì)(EPSRC)的資助,并聯(lián)合英國(guó)利茲大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授菲奧娜.米氏共同進(jìn)行研發(fā)。
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