Hva er nanokompositter av leire?

Nanokompositter av polymerleire er materialer som er laget ved å syntetisere polymerer, for eksempel plast, med leirens nanopartikler. Denne prosessen produserer et materiale som blander egenskapene til disse to stoffene på nye måter. Nanokompositter har forskjellige egenskaper som er unike for deres sammensetning, og feltet nanovitenskap produserer dem for å gjøre materialer mer nyttige. For eksempel har det vist seg at polymerer blandet med nanopartikler av leire spredt gjennom hele strukturen har høy flammemotstand. Denne utviklingen har potensial til å forbedre flammehemmende produkter som allerede er på markedet.

Vanlige kompositter består vanligvis av bulkpolymer med introduksjon av et andre fyllmateriale og et tredje grensesnittmateriale, noe som hjelper de to første materialkomponentene til å bindes sammen. Disse komposittene har imidlertid en tendens til å produsere svake bindinger. I nanokompositter av polymerleire i nanoskala trenger fyllstoff bare å være en til fem prosent av det totale volumet av materialene. Når den er jevnt spredt gjennom vertspolymeren, gjør den polymeren til sin egen grensesnittkomponent og forårsaker en forstørrelse av egenskapene til hver. Effektiv design av nanokompositter av leire inkluderer nøye valg av organiske leirer og polymerer, og optimalisering av synteseprosessen for å gi den største fordelen.

Det er flere lagdelte mineralsilikater som typisk brukes til å produsere polymer leir-nanokompositter. Noen er strengt organiske leire, og andre er modifiserte eller kombinerte organiske / uorganiske leirer, manipulert for å produsere gode nanomaterialer. Av leire som er ryddet av Food and Drug Administration (FDA) - som montmorillonitt og bentonitt - har tidligere forskning produsert kunnskap om resultatene de gir, deres effektivitet i å redusere gass- og oksygenopptak, og deres godkjente bruk som medikamentlevering systemer eller mat- og drikkebeholdere. I sin naturlige tilstand er montmorillonitt hydrofil, noe som betyr at molekylene løses lett opp i vann, noe som gjør det enkelt å blande seg med en vannløselig polymer som vinylalkohol. Når ønsket nanokompositt av polymer leire inkluderer kombinasjon med en ikke-oppløselig polymer, kan den modifiserte montmorillonitt som er blitt gjort hydrofob i modifisering være leirvalget.

Polymerer som har blitt kombinert med leire blir endret på flere måter. Barriereegenskapene deres styrkes i slagstyrke, og mekanisk har de mer elastisitet. I tillegg er nanokompositter av leire ikke så permeabel for gasser og viser mer termisk stabilitet under høye varme forhold. Termoplastindustrien bruker nanokompositter av polymer leire for å styrke industrielle belter og produsere polypropylenposer som kan ha en enorm vekt uten å sprekke. I en langt annen anvendelse brukes polyetylentereftalat (PET), en polymer leir-nanokompositt termoplastisk harpiks, til å produsere brusflasker man kan se foringer i dagligvareshyllene.