2023 Avtor: Sophia Otis | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-05-21 01:53
Lastniki avtomobilov po vsem svetu se bodo morda nekega dne kmalu vozili na pnevmatikah, ki so delno narejene iz dreves – kar bi lahko stalo manj, delovalo bolje in prihranilo pri gorivu in energiji.
Raziskovalci znanosti o lesu na državni univerzi Oregon so naredili nekaj presenetljivih ugotovitev o potencialu mikrokristalne celuloze – izdelka, ki ga je mogoče enostavno izdelati iz skoraj vseh vrst rastlinskih vlaken –, da delno nadomesti silicijev dioksid kot ojačitveno polnilo v proizvodnji. gumijastih pnevmatik.
Nova študija kaže, da bi ta pristop lahko zmanjšal energijo, potrebno za proizvodnjo pnevmatike, zmanjšal stroške in se bolje uprl kopičenju toplote. Zgodnji testi kažejo, da bi imeli takšni izdelki primerljiv oprijem na hladnem ali mokrem pločniku, bili bi enako močni in bi zagotovili še večjo učinkovitost goriva kot tradicionalne pnevmatike v vročem vremenu.
"Bili smo presenečeni, kako ugodni so bili rezultati za uporabo tega materiala," je povedal Kaichang Li, izredni profesor lesarstva in inženiringa na Visoki šoli za gozdarstvo OSU, ki je to raziskavo opravil s podiplomskim študentom Wenom. Bai.
"To bi lahko vodilo do nove generacije tehnologije avtomobilskih pnevmatik, ene prvih temeljnih sprememb, ki se bodo zgodile po dolgem času," je dejal Li.
Celulozna vlakna se že nekaj časa uporabljajo kot ojačitev v nekaterih vrstah gume in avtomobilskih izdelkov, kot so pasovi, cevi in izolacija – nikoli pa v pnevmatikah, kjer sta prednostna polnila saj in silicijev dioksid. Saje pa so narejene iz vse dražjega olja, predelava silicijevega dioksida pa je energetsko intenzivna. Oba izdelka sta zelo gosta in zmanjšujeta izkoristek goriva pri avtomobilih.
V iskanju novih vrst ojačitvenih polnil, ki so poceni, lahko dostopna, lahka in obnovljiva, so se strokovnjaki OSU obrnili na mikrokristalno celulozo – mikrometrsko vrsto kristalne celuloze z izjemno dobro organizirano strukturo. Proizvedeno je z nizkocenovnim postopkom kisle hidrolize z uporabo najbolj razširjenega in trajnostnega naravnega polimera v naravi – celuloze –, ki obsega približno 40-50 odstotkov lesa.
V tej študiji so raziskovalci OSU zamenjali do približno 12 odstotkov silicijevega dioksida, ki se uporablja pri običajni proizvodnji pnevmatik. To je zmanjšalo količino energije, potrebne za mešanje gumijastega kompozita, izboljšalo toplotno odpornost izdelka in ohranilo natezno trdnost.
Trakcija je vedno ključna težava pri zmogljivosti pnevmatik, študija pa je pokazala, da je bil oprijem novega izdelka primerljiv z obstoječo tehnologijo gumijastih pnevmatik v mokrem in deževnem okolju. Vendar pa je pri visokih temperaturah, kot je poleti, delna zamenjava silicijevega dioksida zmanjšala kotalni upor izdelka, kar bi izboljšalo učinkovitost goriva gumijastih pnevmatik, izdelanih z novim pristopom.
Potrebnih je več raziskav za potrditev dolgoročne vzdržljivosti pnevmatik, izdelanih z delno zamenjavo silicijevega dioksida, je dejal Li. Nadaljnji komercialni razvoj te tehnologije s strani proizvajalca pnevmatik bi se lahko lotil kadar koli, je dejal. Najnovejše ugotovitve so bile pravkar objavljene v strokovni reviji Composites Part A: Applied Science and Manufacturing.
Proizvodnja pnevmatik, ogromna industrija, bi lahko zagotovila še en trg za velike količine naravnih vlaken pacifiškega severozahoda ter delovna mesta in tehnologije, potrebne za njihovo predelavo
Ta napredek je še eno v vrsti pomembnih odkritij v Lijevem raziskovalnem programu na OSU v zadnjih letih. Razvil je nestrupeno lepilo za proizvodnjo lesenih kompozitnih plošč, ki je dramatično spremenilo to industrijo, in leta 2007 prejel nagrado Presidential Green Chemistry Challenge Award na Nacionalni akademiji znanosti za svoje delo na novih, trajnostnih in okolju prijaznih lesnih izdelkih.
