Дослідники з Анхойського сільгоспінституту представили інноваційний композитний матеріал, армований бамбуком, який перевершує попередні аналоги за міцністю на 81% і одночасно блокує шкідливі електромагнітні хвилі.
Новий броньований пластик продемонстрував вражаючі показники стійкості — матеріал на 173% стійкіший до деформацій порівняно з традиційними рішеннями. Науковці припускають, що така розробка може революціонізувати захист електронних пристроїв від електромагнітних перешкод, які часто порушують роботу смартфонів, ноутбуків та інших гаджетів.
Як створили матеріал на основі бамбука
Основою інновації стало бамбукове біовугілля — вуглецевий матеріал, отриманий шляхом піролізу. Дослідники нагрівали бамбук у середовищі з низьким вмістом кисню, а потім застосовували метод миттєвого джоулевого нагрівання для модифікації його структури.
Ключовий етап обробки включав застосування хімічної речовини APTES для покращення адгезії між пластиком та бамбуком. Модифіковане біовугілля розмістили між шарами двох біорозкладаних полімерів — полілактиду (PLA) та полібутиленадипат-терефталату (PBAT), — створивши канали для поглинання електромагнітних хвиль.
Результати випробувань броньованого пластика
Лабораторні тести продемонстрували вражаючі характеристики нового композиту:
- міцність на розрив досягла 25,5 МПа (збільшення на 81%);
- стійкість до деформації зросла до 2,68 МДж/м³ (на 173%);
- здатність до розтягування перед розривом подвоїлась — з 11,5% до 24,7%;
- провідність матеріалу збільшилась до 12,8 См/см проти 1,7 См/см у необробленого варіанта.
Броньований пластик виявив здатність блокувати електромагнітні перешкоди на рівні 36,7 дБ у діапазоні частот від 8,2 до 12,4 ГГц. Для порівняння: композит без шаруватої структури показав лише 7,5 дБ екранування.
Переважна частина захисту (30,8 дБ) забезпечується шляхом поглинання електромагнітних хвиль, тоді як відбиття складає всього 5,9 дБ. За словами розробників, вуглецева сітка та багатошарова структура матеріалу ефективно розсіюють електромагнітні хвилі всередині композиту.
Перспективи застосування та обмеження
Науковці підкреслюють, що броньований матеріал на основі біовугілля може виступати відновлюваною альтернативою традиційним провідним наповнювачам. Проте низька природна провідність та складності зі сумісністю з пластиком раніше обмежували його функціональність, які вдалося подолати запропонованим методом.
Розробка була опублікована у журналі Sustainable Carbon Materials і відкриває нові можливості для захисту гаджетів від електромагнітних впливів.
