Block av hexagonalt bornitridskum behandlat med polyvinylalkohol visade sig kunna adsorbera mer än tre gånger dess vikt i koldioxid. Det återanvändbara materialet skapades vid Rice University. Upphovsman:Ajayan Research Group/Rice University
Materialforskare från Rice University har skapat ett lätt skum från tvådimensionella ark med hexagonalt bornitrid (h-BN) som absorberar koldioxid.
De upptäckte att frystorkande h-BN gjorde det till ett skum i makroskala som sönderdelas i vätskor. Men att tillsätta lite polyvinylalkohol (PVA) i blandningen förvandlade det till ett mycket mer robust och användbart material.
Skummet är mycket poröst och dess egenskaper kan justeras för användning i luftfilter och som gasabsorberande material, enligt forskare i Rice lab of materialforsker Pulickel Ajayan.
Deras arbete visas i American Chemical Society journal ACS Nano .
Polyvinylalkoholen fungerar som ett lim. Blandat till en lösning med flingor av h-BN, den binder korsningarna när de mikroskopiska arken ordnar sig till ett galler när de frystorkas. Enstegsprocessen är skalbar, sa forskarna.
"Även en mycket liten mängd PVA fungerar, "sa medförfattare och Rice postdoktoral forskare Chandra Sekhar Tiwary." Det hjälper till att göra skummet styvt genom att limma sammanlänkningarna mellan h-BN-arken-och samtidigt, det förändrar knappast ytarean alls. "
I simuleringar av molekylär dynamik, skummet adsorberade 340 procent av sin egen vikt i koldioxid. Växthusgasen kan förångas ur materialet, som kan återanvändas upprepade gånger, Sa Tiwary. Kompressionstester visade att skummet blev styvare genom 2, 000 cykler också.
En mikroskopbild visar den höga ytarean av hexagonalt bornitridskum limmat ihop med polyvinylalkohol. Det tuffa, lätt skum kan användas för att suga upp koldioxid eller som ett material för att skydda biologiska vävnader från lasrar. Upphovsman:Ajayan Research Group/Rice University
Och när den är belagd med PDMS, en annan polymer, skummet blir en effektiv sköld från lasrar som kan användas inom biomedicin, elektronik och andra applikationer, han sa.
I sista hand, forskarna vill få kontroll över storleken på materialets porer för specifika tillämpningar, som att skilja olja från vatten. Simuleringar utförda av medförfattare Cristiano Woellner, en gemensam postdoktor vid Rice och State University of Campinas, Brasilien, kan fungera som vägledning för experimenter.
"Det är viktigt att gå med experiment och teoretiska beräkningar för att se det mekaniska svaret hos denna komposit, "Sa Woellner." Så här, experimentister kommer att se i förväg hur de kan förbättra systemet. "
En molekylär dynamiksimulering visar polyvinylalkoholmolekyler av kol (kricka), syre (röd) och väte (vit) bindande tvådimensionella ark av hexagonalt bornitrid (blått och gult). Det återanvändbara materialet som skapats vid Rice University kan avskilja mer än tre gånger dess vikt i koldioxid. Upphovsman:Ajayan Research Group/Rice University
