Le matériel végétal aligne pour faire aérogels difficiles, recherche, chimie du monde
L'alignement des fibres de nanocellulose pendant aérogel production conduit à un matériau beaucoup plus difficile
chercheurs japonais ont utilisé des fibres de nanocellulose extraites de plantes afin de créer un nouveau type d'aérogel qui est non seulement transparent et thermiquement isolant, mais aussi mécaniquement résistant.
Les aérogels sont des matériaux ultra-légers, dérivées par le remplacement du liquide dans un gel avec du gaz. Le plus souvent en silice ou en carbone, les aérogels présentent une structure de type éponge constituée de nanoparticules au hasard commandés et des pores d'interconnexion. Connu pour leur densité extrêmement faible, les aérogels ont des isolants thermiques remarquables, mais leur nature fragile peuvent limiter leurs utilisations.
Dans un effort pour créer un aérogel plus difficile, Tsuguyuki Saito et ses collègues de l'Université de Tokyo ont utilisé un nouveau bloc de construction - fibres nanocellulose. Produit par les plantes, ces fibres cristallines ont une bonne élasticité, résistance comparable aux nanotubes de carbone et une largeur assez homogène de 3 nm, grâce à leur production biosynthétique.
En dispersant des fibres de nanocellulose oxydées dans l'eau l'équipe a créé un hydrogel, où les fibres individuelles de nanocellulose assemblés naturellement dans un dispositif à cristaux liquides. Après la fixation de la structure en place avec un acide, on a remplacé l'eau par de l'éthanol, et on les soumet le matériau résultant à un séchage supercritique, laissant derrière lui un aérogel de nanocellulose.
Dans l'hydrogel, la majorité des nanofibres ont été alignées dans la même direction. Il en résulte que l'aérogel final est constitué d'une structure relativement homogène des trois dimensions des fibres ordonnées. «Par rapport aux aérogels classiques, nos aérogels sont structurellement nouveau, dit Saito.
Lors du test, l'équipe a constaté que leur aérogel était significativement plus difficile que les aérogels classiques de silice ou de carbone. «Lorsque vous appuyez sur nos aérogels - de 1cm à 1mm - ils ne se cassera pas, dit Saito. « Vous pouvez également plier et plier l'aérogel comprimé; aérogels classiques ne peuvent pas le faire. » L'équipe a constaté qu'ils étaient également en mesure d'améliorer simplement la ténacité de l'aérogel en augmentant la densité des fibres dans l'hydrogel initial.
Et tandis que l'aérogel de nanocellulose est mécaniquement difficile il conserve les propriétés d'isolation thermique transparente et d'un aérogel classique. «À ma connaissance, c'est la première fois que ces trois propriétés ont été combinées dans un aérogel, dit Saito.
L'équipe espère maintenant utiliser la technique pour créer de nouveaux aérogels de carbone avec une structure similaire et la résistance mécanique.