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May 26, 2023

マイクロ波で硬化する磁性高分子材料

Ricercatori australiani hanno sviluppato un nuovo materiale polimerico che può essere utilizzato in una varietà di applicazioni.

オーストラリアの研究者は、水の浄化に使用したり、リサイクル可能な建築材料として使用したり、軽量の機械部品に成形したりできる多用途の新しいポリマー材料を開発しました。

Polymer Chemistry に掲載された研究によると、この材料は、磁性鉄ナノ粒子と、キャノーラ油と元素硫黄から作られた硫黄を豊富に含むポリマーをホットプレスすることによって作られています。

鉄粒子により、材料を磁石で操作したり、マイクロ波で急速に加熱したりできるため、数秒以内に固体の形状に硬化することができます。

この多用途素材はリサイクル可能であり、何度でも粉砕して再成形できるため、再利用が容易です。

この研究の上級著者でフリンダース大学化学教授のジャスティン・チョーカー氏は、この新しい研究は硫黄を豊富に含むポリマーの可能性と多用途性を示す重要な追加証拠を提供すると述べている。

「この研究は、硫黄を豊富に含むポリマーの有用性と範囲が拡大していることを示しています」とチョルカー氏は言う。 「重金属の修復、新しい建築材料、軽量でリサイクル可能な機械部品はすべて、この単一の多用途材料から作られました。」

硫黄を豊富に含むポリマーは、石油精製の硫黄副産物と不飽和植物油を組み合わせて作られ、その後、直径約 0.5 ミリメートルから 3 mm の粒子に粉砕されます。 このうち数百キログラムは工業的に製造できるため、新しいテクノロジーに簡単に組み込むことができます。

酸化鉄であるマグヘマイト (γ-Fe2O3) の磁性ナノ粒子を 100 °C でホットプレスしてポリマーに一体化し、その後ミリングとホットプレスを繰り返して材料全体に均一に分布させました。

研究者らは、磁気応答性材料を使用して汚染水から水銀を除去できることを実証した。 ポリマー中の硫黄が重金属と結合するため、有害な金属を吸収します。

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また、混合物を濾過する代わりに、磁性ナノ粒子により、磁石を使用して材料を簡単に拾うことができます。 これにより、水中の水銀濃度を 10 億分の 7 未満に減らすことができました。これは、元の混合物から水銀を 99.9% 削減したことになります。

「これは、複雑な混合物から有毒金属を除去する簡単な方法です」と、筆頭著者でフリンダース大学化学の研究員であるニック・ランドクイスト博士は言う。

この材料はマイクロ波硬化によって固体物体に製造することもでき、研究チームはソレノイドバルブを作製することでそれを実証した。

複合材料の鉄ナノ粒子の含有量を増やすことで、ソレノイドコイルに電流を流して磁力を発生させると開くバルブを作成することができた。

彼らの磁性硫黄リッチポリマーバージョンは、元の市販の全金属コンポーネントの質量のわずか 10 分の 1 でした。

「これは、ポリマーベースの複合材料が、従来完全に金属で構成されていた機械部品の軽量な代替品となり得ることを示しています。このような機能は、ソフトロボティクスや、より効率的な輸送のために軽量化が必要な機械において重要です」と著者らは書いている。彼らの書斎で。

磁気応答性材料は、新しい建設材料の効果的な結合剤であることも実証され、廃棄物変換のための新しい道を切り開きます。

「これらのポリマーの新たな用途の可能性に非常に興奮しており、環境修復からロボット工学に至るまで、さまざまな分野での採用が想像できます」とランドクイスト博士は言います。

当初は磁石で操作でき、マイクロ波で硬化できる多用途ポリマーとしてコスモスから出版されました。

Imma Perfetto は、コスモスの科学ジャーナリストです。 彼女はアデレード大学で科学コミュニケーションの優等学位を取得し、理学士号を取得しています。

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