Des blocs de mousse de nitrure de bore hexagonal traités à l'alcool polyvinylique se sont avérés capables d'adsorber plus de trois fois son poids en dioxyde de carbone. Le matériau réutilisable a été créé à l'Université Rice. Crédit :Ajayan Research Group/Rice University
Les scientifiques des matériaux de l'Université Rice ont créé une mousse légère à partir de feuilles bidimensionnelles de nitrure de bore hexagonal (h-BN) qui absorbe le dioxyde de carbone.
Ils ont découvert que la lyophilisation du h-BN l'a transformé en une mousse à grande échelle qui se désintègre dans les liquides. Mais l'ajout d'un peu d'alcool polyvinylique (PVA) dans le mélange l'a transformé en un matériau beaucoup plus robuste et utile.
La mousse est très poreuse et ses propriétés peuvent être ajustées pour une utilisation dans les filtres à air et comme matériaux d'absorption de gaz, selon les chercheurs du laboratoire Rice du scientifique des matériaux Pulickel Ajayan.
Leurs travaux sont publiés dans la revue American Chemical Society ACS Nano .
L'alcool polyvinylique sert de colle. Mélangé à une solution avec des flocons de h-BN, il lie les jonctions au fur et à mesure que les feuilles microscopiques s'organisent en un réseau lorsqu'elles sont lyophilisées. Le processus en une étape est évolutif, les chercheurs ont dit.
"Même une très petite quantité de PVA fonctionne, " a déclaré le co-auteur et chercheur postdoctoral de Rice Chandra Sekhar Tiwary. " Cela aide à rendre la mousse rigide en collant les interconnexions entre les feuilles de h-BN - et en même temps, cela change à peine la surface du tout."
Dans les simulations de dynamique moléculaire, la mousse a adsorbé 340 pour cent de son propre poids en dioxyde de carbone. Le gaz à effet de serre peut être évaporé hors du matériau, qui peut être réutilisé à plusieurs reprises, dit Tiwary. Les tests de compression ont montré que la mousse est devenue plus rigide à travers 2, 000 cycles également.
Une image au microscope montre la surface élevée de la mousse de nitrure de bore hexagonal collée avec de l'alcool polyvinylique. Le dur, la mousse légère peut être utilisée pour absorber le dioxyde de carbone ou comme matériau pour protéger les tissus biologiques des lasers. Crédit :Ajayan Research Group/Rice University
Et lorsqu'il est recouvert de PDMS, un autre polymère, la mousse devient un bouclier efficace contre les lasers qui pourraient être utilisés en biomédical, électronique et autres applications, il a dit.
Finalement, les chercheurs souhaitent maîtriser la taille des pores du matériau pour des applications spécifiques, comme séparer l'huile de l'eau. Simulations réalisées par le co-auteur Cristiano Woellner, chercheur postdoctoral conjoint à Rice et à l'Université d'État de Campinas, Brésil, pourrait servir de guide aux expérimentateurs.
"Il est important de joindre des expériences et des calculs théoriques pour voir la réponse mécanique de ce composite, " dit Woellner. " Par ici, les expérimentateurs verront à l'avance comment ils peuvent améliorer le système."
Une simulation de dynamique moléculaire montre des molécules d'alcool polyvinylique de carbone (sarcelle), l'oxygène (rouge) et l'hydrogène (blanc) liant des feuilles bidimensionnelles de nitrure de bore hexagonal (bleu et jaune). Le matériau réutilisable créé à l'Université Rice peut séquestrer plus de trois fois son poids en dioxyde de carbone. Crédit :Ajayan Research Group/Rice University
