Self-reinforced polymers – a “green” answer to construction needs
dr hab. inż. Andrzej Katunin, prof. PŚ
członek Akademii Młodych Uczonych PAN
Streszczenie
Wciąż rosnące zapotrzebowanie na kompozyty konstrukcyjne przy minimalizacji ich negatywnego wpływu na środowisko stawia poważne wyzwania przed inżynierami materiałowymi. Kompozyty o osnowie polimerowej zapewniają wysoką wytrzymałość i trwałość wykonywanych elementów, jednak problem powstaje przy ich recyklingu i utylizacji, głównie w przypadku kompozytów umacnianych włóknem węglowym. Kompozyty oparte na włóknach roślinnych częściowo rozwiązują problem, jednak uzyskanie pożądanych właściwości mechanicznych jest trudne ze względu na problemy z adhezją. Rozwiązaniem, które nabiera popularności są polimery samowzmacniające, w których umocnienie i osnowa są wykonywane z identycznego materiału, a efekt umocnienia uzyskuje się poprzez specjalnie dostosowany proces wytwarzania. Niniejszy artykuł przedstawia krótki ogląd dot. możliwości, zastosowań i wpływu na środowisko tych materiałów.
Słowa kluczowe: polimery samowzmacniające, inżynieria materiałowa, zrównoważony rozwój
Abstract
The ever-increasing demand for structural composites while minimizing their negative impact on the environment poses serious challenges for material engineers. Polymer-based composites provide high strength and durability of manufactured elements, however, the problem arises with their recycling and disposal, mainly in the case of composites reinforced with carbon fiber. Composites based on plant fibers allow to partially solve the problem, but obtaining the desired mechanical properties is difficult due to adhesion problems. A solution that is gaining popularity are self-reinforced polymers, in which the reinforcement and the matrix are made of the same material, and the strengthening effect is achieved through a specially adapted manufacturing process. This article presents a brief overview of the possibilities, applications and environmental impact of these materials.
Keywords: self-reinforced polymers, materials engineering, sustainable development
Literatura
[1] N.J. Capiati, R.S. Porter. 1975. “The concept of one polymer composites modelled with high density polypropylene”. Journal of Materials Science 10: 1671–1677.
[2] A. Kmetty, T. Bárány, J. Karger-Kocsis. 2010. “Self-reinforced polymeric materials: A review”. Progress in Polymer Science 35: 1288–1310.
[3] J. Colwell, P. Halley, R. Varley, P. Heidarian, T. McNally, T. Peijs, L. Vandi. 2024. “Self-reinforced biodegradable thermoplastic composites”. Advanced Composites and Hybrid Materials 7: 128.
[4] V.V. Kumar, D. Narayanan, S. Chandran, S. Rajendran, S. Ramakrishna. 2023. “Lightweight and sustainable self-reinforced composites”. [w]: Lightweight and Sustainable Composite Materials. Preparation, Properties and Applications, Red.: S.M. Rangappa, S.M. Doddamani, S. Siengchin, M. Doddamani; Woodhead Publishing, Sawston, Wielka Brytania: 19–46.
[5] J.L. Gilbert, D.S. Ney, E.P. Lautenschlager. 1995. “Self-reinforced composite poly(methyl methacrylate): static and fatigue properties”. Biomoterials 16: 1043–1055.
[6] D.D. Wright, E.P. Lautenschlager, J.L. Gilbert. 1997. “Bending and fracture toughness of woven self-reinforced composite poly(methyl methacrylate)”. Journal of Biomedical Materials Research 36: 441–453.
