Plastik biasanya tidak tahan terhadap panas. Tipe baru ini berbeda: ia dapat menahan panas hebat dari pembakaran ekstrem tanpa meleleh dan berubah menjadi massa kental.
Sebuah tim peneliti dari Korea Selatan telah merancang komposit polimer yang mempertahankan strukturnya bahkan dalam suhu api mendekati 1.000 °C, membuka jalan bagi mesin pesawat yang lebih ringanbaterai kendaraan listrik yang lebih aman, dan teknologi lain yang mengutamakan peran panas.
Hasil penelitian yang dipimpin oleh Oh Young-seok, peneliti di Korea Institute of Materials Science, dipaparkan dalam sebuah artikel diterbitkan bulan ini di majalah Komposit Canggih dan Material Hibrida.
Inti dari kemajuan ini adalah a trik arsitektur tidak biasa. Alih-alih mengubah kimia plastik, tim peneliti membangun struktur tiga dimensi tabung nano karbon yang secara fisik menjebak rantai polimer, membatasi kebebasan bergerak saat dipanaskan.
Kebanyakan pesawat dan kendaraan modern menggunakan komposit polimer karena ringan dan mudah dibentuk. Tetapi panas masih menjadi masalah.
Di atas suhu tertentu, pergerakan molekul meningkat dan material kehilangan kekakuannya, sehingga memaksa para insinyur untuk menggunakan cara tersebut logam yang lebih beratseperti titanium, menjelaskan Sains ZME.
Upaya sebelumnya telah berupaya untuk memperkuat polimer secara kimia atau memadukan nanopartikel. Strategi-strategi ini membantu, tapi hanya sedikit. Studi baru ini berfokus pada nanoconfinamento — membatasi pergerakan polimer dengan mengelilingi rantai dengan struktur yang kaku.
Para peneliti membuat a jaringan nanotube berpori tiga dimensi karbon berdinding tunggal dengan pori-pori adil beberapa nanometer lebar. Setelah diinfus resin epoksi dalam “kandang nano” inimenciptakan jaringan nanotube dan polimer yang saling berhubungan.
Seperti pori-pori kecil lebih kecil dari ruang bahwa rantai polimer perlu bergerak, panas memiliki kemampuan yang jauh lebih kecil untuk melunakkan material dengan cara biasa. Pengujian menunjukkan bahwa rantai tersebut sebagian besar masih terjebak di dalam kandang.
Ini berarti bahwa plastik mempertahankan kekakuan pada suhu di mana deformasi epoksi umum terjadi apalagi merayap di bawah tekanan dan mengembang sangat sedikit bila dipanaskan. Ekspansi termalnya telah menurun lebih dari 98% dibandingkan dengan polimer aslinya.
Untuk membuat bahannya lebih praktis untuk penggunaan di dunia nyatapeneliti menggabungkan sangkar nanotube dengan kain serat karbon, menciptakan komposit berlapis yang menggabungkan kekuatan skala nanometer dengan ketahanan tulangan tradisional.
Material hybrid ini tetap dipertahankan lebih dari 90% kekakuannya hingga sekitar 370 °C — tetap kaku pada suhu di mana banyak paduan titanium dirgantara mulai kehilangan kekuatannya.
Dalam uji nyala yang mencapai ca. 1.000 °Cstruktur yang mengandung nanocage menahan pembakaran yang terlihat lebih lama dibandingkan komposit serat karbon konvensional.
Sederhananya, ini berarti plastik dapat digunakan dalam aplikasi yang melibatkan banyak panas, seperti komponen mesin lebih ringanstruktur dari kendaraan supersonik tahan panas dan selubung baterai yang memperlambat penyebaran api. Bahkan perubahan bertahap pada material bisa berdampak besar dampak lingkungan dan ekonomi dalam penerbangan dan transportasi.
