Ulepszanie nanowypełniaczy węglowych poprzez ograniczenie zbrylania
Niezwykle drobne cząstki niektórych materiałów miewają zupełnie inne właściwości niż te same materiały w skali makroskopowej. Co najmniej jeden wymiar przestrzenny takich nanocząstek jest liczony w nanometrach (nm), czyli miliardowych częściach metra — w skali pojedynczych cząsteczek. Typowym przykładem są nanocząstki srebra. Wykazują one działanie bakteriobójcze, którego nie przejawiają już większe struktury srebra. Wykorzystując dofinansowanie UE dla projektu Harcana ("High aspect ratio carbon-based nanocomposites") naukowcy badają jedną z najlepiej poznanych klas nanomateriałów: nanocząstki węglowe. Do nanocząstek węglowych należą nanorurki węglowe (CNT), nanowłókna węglowe (CNF) i nanoarkusze węglowe (CNS), czyli grafit odłupywany. Przedmiotem intensywnych badań jest obecnie wprowadzanie nanocząstek węglowych do polimerów jako wypełniaczy (nanowypełniaczy) w celu uzyskania nanokompozytów. Jedną z głównych trudności technicznych w tym zakresie jest aglomeracja, czyli zbrylanie się — jak już wspomniano, może to powodować istotną zmianę właściwości materiału. Naukowcy współpracujący przy projekcie Harcana zbadali techniki umożliwiające przezwyciężenie tej trudności. Badacze zajmują się metodami kontrolowania organizacji przestrzennej nanocząstek węglowych w postaci polimerów masowych, spienionych i membranowych z wykorzystaniem istniejących procesów przemysłowych. Prace skoncentrowano na zwiększaniu przewodnictwa cieplnego i elektrycznego. Partnerzy projektu Harcana stosują zarówno metody doświadczalne, jak i modelowanie. Przeprowadzono ważne badania nad toksycznością dla komórek ludzkich zarówno od strony zastosowań neurobiologicznych, jak i od strony procesów przemysłowych i bezpieczeństwa pracy. Prace projektu Harcana umożliwiły opracowanie nowych metod generowania nanokompozytów z wykorzystaniem nanocząstek węglowych przy redukcji zbrylania. Zgłoszono dwa wnioski patentowe i zdefiniowano kierunki dalszych badań. Projekt Harcana znacząco przyczynił się do lepszego poznania nanocząstek węglowych stosowanych jako wypełniacze matryc polimerowych oraz zwiększenia potencjału technologicznego tych materiałów w przyszłych zastosowaniach. Wyniki prac zostały opublikowane w licznych recenzowanych artykułach i przyczyniły się do powstania dziewięciu dysertacji doktorskich.
