Conception : des déchets à la fibre de carbone de nouvelle génération
Une nouvelle lignine de conception chimique permet d'obtenir des fibres de carbone plus solides et plus légères et de meilleurs plastiques recyclés
Des recherches menées par l'université de Washington à St. Louis pourraient bientôt déboucher sur des matériaux en fibre de carbone plus légers et plus résistants, ainsi que sur des Plastiques plus résistants ayant un impact plus doux sur l'environnement. Le principal ingrédient nécessaire à ces améliorations est la lignine, un composé essentiel pour la plupart des plantes mais considéré comme un déchet par l'industrie.
De nouvelles recherches menées par le groupe de Joshua Yuan, professeur et directeur du département d'ingénierie énergétique, environnementale et chimique de la McKelvey School of Engineering de l'université Washington de Saint-Louis, pourraient bientôt déboucher sur des fibres de carbone encore plus légères et plus résistantes, ainsi que sur des plastiques plus résistants, le tout à partir de ce qui est actuellement un déchet.
WashU/Jason Yuan
Pour exploiter le potentiel de la lignine, il fallait modifier chimiquement certaines de ses propriétés. La lignine à liaison estérifiée de haut poids moléculaire (HiMWELL) a été conçue par le groupe de Joshua Yuan, professeur et directeur du département d'ingénierie énergétique, environnementale et chimique de la McKelvey School of Engineering de l'université Washington de Saint-Louis.
La recherche a été publiée le 11 août dans la revue Matter.
Les chercheurs savaient que, combinée au polyacrylonitrile (PAN), la lignine HiMWELL nouvellement conçue pourrait devenir le précurseur d'une meilleure fibre de carbone et qu'elle pourrait également permettre le développement de plastiques recyclables aux propriétés améliorées.
La fibre de carbone est déjà connue pour être un matériau solide et rigide, mais léger - et de qualité supérieure. Elle est utilisée comme renfort structurel dans tous les domaines, des raquettes de tennis aux avions, et les cadres en fibre de carbone réduisent le poids et améliorent la sécurité des véhicules haut de gamme. Elle a été incorporée partout où cela était possible dans certaines des super et hypercars les plus rapides.
Les travaux antérieurs de M. Yuan ont permis d'identifier trois principaux obstacles à l'incorporation de la lignine dans l'équation : ni la structure chimique de la lignine ni son poids moléculaire ne sont uniformes, ce qui la rend difficile à combiner avec d'autres polymères. De plus, elle possède un nombre élevé de groupes OH, une paire réactive d'oxygène et d'hydrogène qui attire l'eau, ce qui n'est pas idéal pour construire un matériau rigide comme la fibre de carbone. Ces découvertes ont incité Yuan et Jinghao Li, un chercheur principal de l'université de Washington, à redessiner les structures de la lignine.
En mettant au point une technique permettant de modifier chimiquement ces propriétés, Yuan a déclaré : "Nous avons vraiment créé un type de lignine tout à fait unique."
Associée au PAN, la fibre de carbone à base de HiMWELL a atteint une résistance à la traction record et présente de meilleures propriétés mécaniques que la fibre de carbone standard. Lorsqu'elle a été ajoutée à des mélanges de polymères recyclables, HiMWELL a amélioré les propriétés mécaniques et a également amélioré la protection contre les UV.
"Nous disposons enfin d'une voie technologique permettant d'utiliser la lignine pour fabriquer des fibres de carbone", a déclaré M. Yuan. Et peut-être qu'un jour, "on transformera ces déchets en la coque d'une voiture".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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