通过添加纳米颗粒可以改善 PVC 塑料管道
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一些纳米颗粒可能是解决长期困扰塑料制造商的问题的答案 ── 那就是，如何制造既坚固、耐用又易加工的材料？
中国吉林大学的Hu-Jun Qian及其同事将此称为塑料三难问题：使聚合物更强大，或更难变形，往往会使其更脆弱或不那么坚韧，而尝试同时改善这两种属性通常会使材料更粘稠且更难处理。
为了解决这个问题，研究人员将由聚苯乙烯制成的纳米颗粒与几种常用的塑料材料混合。例如，他们将这些纳米颗粒添加到 PEMA 中，PEMA 是用于制作助听器与人工指甲的聚合物，亚克力玻璃用于水族馆和眼镜，以及 PVC 用于建筑和包装材料。
团队对所得材料进行了一系列测试，例如，在折断前可以承受多少拉伸。总的来说，新材料在不同测试中表现更好，有时会明显改善 ── 他们发现 PEMA 添加纳米颗粒后强度提高了约 50%。Qian 表示：“这为下一代聚合物提供了一般性的设计原则，使其具备以往无法实现的性能组合。”
为了更好地理解为什么添加纳米颗粒如此有用，研究人员还对新材料进行了计算机模拟。在受力的塑料情况下，这些模拟显示，纳米颗粒能在材料内移动和重新分布，使材料变形更加缓慢和平滑，而不是破裂。当熔化时，它们的移动能力同样有助于使塑料更易流动。因此，它们变得更坚固、更耐用且更易加工。
Qian 表示，他团队的方法与现有工业流程兼容，并且可以扩展到大量生产。他说：“这一策略可能会颠覆对轻量、坚固、耐磨且易加工材料的需求领域 ── 例如汽车和航空航天复合材料、可持续包装、生物医疗设备和先进可回收塑料。”
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