Tworzenie dostosowanych nanokompozytów oparte na wiedzy
Lekkie materiały kompozytowe złożone z matryc polimerowych z osadzonymi nanorurkami węglowymi oferują unikalne połączenie sztywności i wytrzymałości z bardzo dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym. Upowszechnienie komercyjne takich materiałów było jednak dotychczas utrudnione z powodu niedostatecznej wiedzy na temat dostosowywania przeznaczenia materiałów poprzez modyfikowanie właściwości i procesów produkcji nanorurek węglowych. Problemem tym zajął się finansowany ze środków UE projekt POCO ("Carbon nanotube confinement strategies to develop novel polymer matrix composites"), koncentrujący prace na płaszczyźnie styku nanorurek węglowych z polimerem. Wykonano kluczowe prace związane z uzyskaniem kontrolowanej dyspersji nanorurek węglowych, zaczepieniem w matrycy polimerowej i optymalizacją właściwości stanu stałego poprzez nadawanie nanostruktury. Użytkownicy docelowi z sektora lotniczego, motoryzacyjnego, budowlanego i biomedycznego zdefiniowali zastosowania wykorzystane do analiz przypadków. Członkowie konsorcjum badali funkcjonalizację chemiczną nanorurek węglowych. Do ograniczania, pozycjonowania i wyrównywania nanorurek węglowych w matrycy polimerowej wykorzystano pola elektryczne i magnetyczne. Naukowcom udało się dostosować funkcje powierzchni nanorurek węglowych w celu kontrolowania wzrostu polimerów na nich oraz opracować koncepcje samoorganizacji używane do kontrolowania wzrostu nanorurek. UUUdało się poprawić właściwości mechaniczne kompozytów węglowych używanych do produkcji elementów konstrukcyjnych w przemyśle lotniczym i budowlanym o 5 do 15%. Kontrolowane modyfikowanie właściwości elektrycznych umożliwiło produkcję powłok polimerowych nadających się na przykład na zabezpieczenia antystatyczne w przemyśle lotniczym oraz lekkich, hybrydowych nanokompozytów metalowych dla przemysłu motoryzacyjnego. Wstępne prace nad możliwościami używania nanorurek węglowych do wzmacniania biodegradowalnych polimerów wspomagających zrastanie się kości przyniosły obiecujące wyniki pod względem stabilności mechanicznej i braku toksyczności. W ramach projektu POCO nawiązano pomyślną współpracę między środowiskami akademickimi i przemysłem, aby wprowadzić nowatorskie koncepcje do zastosowań komercyjnych, jednocześnie szkoląc nowe pokolenia naukowców. Wyniki projektu zostały wykorzystane w 13 pracach doktorskich, a dodatkowo opublikowano ponad 24 artykuły w pismach naukowych. Bogactwo danych i technik opracowanych przez konsorcjum oraz pomyślnie wykazanie ich użyteczności w ważnych zastosowaniach przemysłowych powinno zdecydować o długotrwałym znaczeniu wyników projektu POCO.
