Pressmeddelande - 8 December 2011 10:32

Tryckbehandling ökar styrkan hos kolnanokompositer

Med högt tryck och hög temperatur modifierar Junchun Yu egenskaper hos kompositer bestående av plast och kolnanomaterial för att förbättra och förstå materialets egenskaper. Han lägger fram sin avhandling i experimentell fysik vid Umeå universitet den 15 december.

Kolnanorör består av kolatomer strukturerade i grafenlager ihoprullade till en cylinder. En annan typ av kolmaterial är C60 som består av sextio kolatomer som ligger ordnade i fem- eller sexkantiga figurer ungefär som mönstret i en fotboll. Kolnanomaterial är starkare än stål, leder ström bättre än koppar och är bättre värmeledare än diamant.

Om man blandar kolnanorör eller C60 i plast, dvs. en polymer, får man polymera kolnanokompositer. Kompositerna har bättre egenskaper än den rena plasten men de är långt ifrån egenskaperna hos kolnanomaterialen. Ett problem är att kolnanomaterialet har svårt att binda till andra ämnen.

Genom att använda högt tryck och höga temperaturer kan man bryta upp och skapa nya kemiska bindningar, vilket kan generera kompositer med intressanta mekaniska, termiska och elektriska egenskaper.

Junchun Yu har i sitt arbete utsatt polymerer och polymerkompositer för tryck motsvarande cirka 3 500 bilars vikt på en människa och studerat materialen när temperaturen höjs. Hans resultat är högst intressanta.

– För en blandning av fem viktprocent kolnanorör i polymeren polyisopren gav behandlingen starkare ytbindningar mellan kolnanorören och polymeren, vilket förbättrade materialets mekaniska egenskaper. Draghållfasthet och elasticitetmodul hos kompositen fördubblades, säger Junchun Yu.

För delkristallina polymeren nylon-6 gjorde tillsats av två viktprocent kolnanorör att värmeledningsförmågan ökade cirka 30 procent. En efterföljande tryck- och temperaturbehandling ökade kristalliniteten från 30 till 60 procent samtidigt som värmeledningsförmågan ökade med ytterligare cirka 40 procent.

I försök med den klotformade kolstrukturen C60 infogad i polyisopren (20 viktprocent) ökade draghållfastheten sex gånger jämfört med den rena polymeren vid samma tryck- och temperaturbehandling.

Junchun Yu upptäckte också att tvärbindningar som skapades vid behandlingen var delvis reversibla vid upphettning vid normaltryck.

– Denna effekt kan öppna en möjlighet att återvinna kompositen genom att bryta upp bindningarna, säger han.

Hög elektrisk ledningsförmåga, bra värmeledningsförmåga, god styrka men samtidigt låg densitet är önskvärda egenskaper för till exempel konstruktionsmaterial. Det finns ett stort behov av ett liknande material inom exempelvis flygplansindustrin, bilindustrin, vindkraftturbiner och sportartiklar. I framtiden kan sålunda kolnanokompositer få många användningsområden.

Om disputationen:

Torsdagen den 15 december försvarar Junchun Yu, institutionen för fysik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln Studies of novel phases and states produced by means of high pressure: polymer and polymer based carbon nanocomposites. Svensk titel: Studier av nya faser och tillstånd som producerats med hjälp av höga tryck: polymerer och polymerbaserade kolnanokompositer.

Disputationen äger rum kl 13:30 i sal N200, Naturvetarhuset.

Fakultetsopponent är professor George Floudas, Department of Physics, University of Ioannina, Greece

Läs hela eller delar av avhandlingen på:

http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-49817

För ytterligare information, kontakta gärna:

Junchun Yu

Telefon: 090-786 65 81

E-post: junchun.yu@physics.umu.se

Ämnen

Umeå universitet

Umeå universitet är ett bredduniversitet och ett av Sveriges största lärosäten med över 41 500 studenter och omkring 4 600 medarbetare. Här finns en mångfald av utbildningar av hög kvalitet och forskning inom alla vetenskapsområden samt det konstnärliga området. Umeå universitet är också platsen för den banbrytande upptäckten av gensaxen CRISPR-Cas9 – en revolution inom gentekniken som tilldelats Nobelpriset i kemi.

Universitetet kännetecknas av en internationell atmosfär och en verksamhet som vilar på akademiska kärnvärden. Våra sammanhållna campus gör det lätt att mötas, samarbeta och utbyta kunskap, något som gynnar en dynamisk och öppen kultur där vi gläds åt varandras framgångar. Umeå universitet sätter en stolthet i att erbjuda en undervisnings- och forskningsmiljö av världsklass och bidrar till ny kunskap av global betydelse där hållbarhetsmålen i Agenda 2030 utgör drivkraft och inspiration. Här finns kreativa och nytänkande forskningsmiljöer som ger goda förutsättningar att ta sig an samhällets framtidsutmaningar. Genom långsiktiga samarbeten med organisationer, näringsliv och andra lärosäten bidrar universitetet till att utveckla norra Sverige som kunskapsregion. Den samhällsomvandling och de stora investeringar som pågår i norra Sverige skapar komplexa utmaningar men också möjligheter. För Umeå universitet handlar det om att bedriva forskning om och mitt i ett samhälle i omvandling samt att fortsätta erbjuda utbildningar för regioner som behöver expandera hållbart.

Campus Umeå och Konstnärligt campus ligger nära Umeås centrum och intill ett av Sveriges största och mest välrenommerade universitetssjukhus. Utbildning bedrivs även på en rad andra orter som Skellefteå, Örnsköldsvik, Lycksele och Kiruna. Vid Umeå universitet finns den högt rankade Designhögskolan, den miljöcertifierade Handelshögskolan och landets enda arkitekthögskola med konstnärlig inriktning. Här finns också Bildmuseet och Umeås science center, Curiosum. Umeå universitet är ett av Sveriges fem riksidrottsuniversitet, har ett internationellt ledande arktiskt centrum och ett centrum för samisk forskning, Várdduo, som är Sveriges enda etablerade forskningsenhet för samisk forskning och urfolksforskning.

Tryckbehandling ökar styrkan hos kolnanokompositer

Ämnen

Kontakter

Ingrid Söderbergh

Umeå universitet