Nad tanimi, ognioodpornymi i przewodzącymi elektrycznie materiałami wytwarzanymi ze zużytych opon samochodowych oraz napełniaczy węglowych pracują naukowcy Politechniki Gdańskiej. Drukowane w technologii 3D termoplastyczne kompozyty będą mogły znaleźć zastosowanie m.in. w elektronice, motoryzacji i budownictwie.
Przyjazne środowisku i niskokosztowe metody recyklingu zużytych opon samochodowych to jedno z największych wyzwań środowiskowych. Rozdrobnione opony (ground tire rubber, GTR) stosowane są obecnie m.in. jako modyfikatory lub napełniacze kompozytów polimerowych, asfaltu czy betonu na potrzeby różnych gałęzi gospodarki. Naukowcy z Politechniki Gdańskiej chcą pójść o krok dalej i skupić się na upcyklingu tego odpadu, tworząc elastyczny materiał o unikalnych właściwościach, jak np. przewodzenie prądu czy podwyższona odporność na ogień.
Głównym celem projektu jest poszukiwanie nowatorskich, przyjaznych dla środowiska i opłacalnych metod recyklingu gumy poprzez przekształcanie odpadów w materiały o wyższej wartości dodanej. W tym celu nasz zespół modyfikuje rozdrobnione odpady gumowe, aby optymalizować właściwości elektryczne otrzymanych próbek oraz uzyskać ich zwiększoną ognioodporność i dostosować je do druku w technologii 3D – tłumaczy dr Mohammad Reza Saeb z Katedry Technologii Polimerów na Wydziale Chemicznym PG, kierownik projektu.
Naukowcy przygotowali już kilkanaście próbek do dalszych eksperymentów. Dzięki realizacji projektu gdańska uczelnia pozyska nowy sprzęt badawczy, w tym m.in. reaktory do modyfikacji proszków w plazmie atmosferycznej, spektrometr Ramana, komorę starzeniową oraz zestaw do drukowania technologią selektywnego spiekania laserowego.
Międzynarodowa i interdyscyplinarna współpraca
Projekt realizowany jest także we współpracy z naukowcami z Hiszpanii i Francji: z prof. Xavierem Colomem z Universitat Politècnica de Catalunya oraz dr Henrim Vahabim z University of Lorraine.
Wspólnie z zespołem z Hiszpanii będziemy badać właściwości elektryczne materiałów. Natomiast współpraca z grupą badawczą z Francji pozwoli nam ocenić możliwości ochrony przeciwogniowej wytworzonych kompozytów. Nasze materiały mają charakteryzować się jednocześnie przewodnictwem i odpornością na działanie płomieni, tak aby były bezpieczne w użytkowaniu w sytuacjach kryzysowych – wyjaśnia prof. Mohammad Reza Saeb.
Naukowcy z Wydziału Chemicznego PG będą odpowiedzialni za opracowanie kompozycji materiałów, optymalizację warunków ich wytwarzania, parametryzację procesów drukowania 3D, w tym ocenę, które materiały znajdą zastosowanie w druku technologią FDM (wydruk ze stopionego materiału), a które w druku SLS (wydruk poprzez spiekanie proszków polimerowych laserem). Z kolei badacze z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej zajmą się analizą właściwości fizyko-chemicznych i morfologią wytwarzanych materiałów oraz oceną ich wpływu na właściwości użytkowe otrzymanych kompozytów. Wreszcie uczeni z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki wesprą chemików w charakterystyce przewodnictwa i dostarczy materiałów węglowych (przede wszystkim plazmową oraz chemiczną modyfikację ich powierzchni). Na realizację projektu przeznaczono blisko 5 mln zł.
W światowej czołówce
Prof. Mohammad Reza Saeb został zatrudniony na Politechnice Gdańskiej w 2021 r. w ramach programu NOBELIUM, którego celem jest pozyskanie i wsparcie wysoko wykwalifikowanej kadry międzynarodowej. Naukowiec jest ekspertem w zakresie opracowywania mieszanin polimerowych, kompozytów i nanokompozytów. Jego największym dotychczasowym osiągnięciem jest zdefiniowanie dwóch uniwersalnych wskaźników cure index (wskaźnik sieciowania) oraz flame index (wskaźnik ognioodporności), które umożliwiają odpowiednią klasyfikację materiałów polimerowych. Dodajmy, że zespół naukowy z PG znajduje się w ścisłej światowej czołówce badaczy (wg bazy Scopus) pod względem wykorzystania GTR.
źródło: PG