Применяемые в инжиниринге и производстве электроники материалы должны соответствовать самым строгим требованиям. Это особенно актуально в том случае, если от них требуется быть огнестойкими. Известно, что огнеупорный пластик на сегодняшний день уже существует и активно используется в разных областях, в том числе в инжиниринге и электронике. Но что насчет огнестойкого биопластика? Ученые из немецких институтов Fraunhofer WKI и Fraunhofer IAP провели масштабное исследование, его результатом стала разработка инновационного материала – негорючего биопластика, который может быть задействован в аддитивной индустрии.
Команда исследователей из институтов Фраунхофера первой изобрела и внедрила эту инновационную технологию, что стало настоящим прорывом в науке. Добиться этого ей удалось путем изобретения вещества-антипирена на природной основе, которое можно использовать для производства огнестойкого биопластика. Важно, что для производства такого материала достаточно лишь минимального объема этого антипирена. Это делает его чрезвычайно экономичным и потенциально выгодным для применения во многих областях.
Перед началом работы над проектом немецкие ученые поставили себе цель – разработать принципиально новый биокомпозитный материал, который был бы не только огнеупорным, но также доступным для применения в сферах электроинжиниринга и производства электроники. Для ее реализации специалисты провели синтез нового вещества, основанного на этиловом спирте и химических соединениях с содержанием фосфора.
Какими свойствами обладает огнестойкий биопластик?
В ходе разработки нового материала ученые сделали основной акцент на его огнеупорных качествах. Поэтому им требовалось, чтобы изобретенное ими вещество-антипирен равномерно распределялось внутри матрицы биоразлагаемого PLA-пластика. Для создания устойчивой связи между пластиком и антипиреном они использовали метод сшивания полимеров при помощи пучка электронов, являющийся нетепловой процедурой. Хотя этот процесс часто применяется для обычного пластика, однако ранее он не тестировался для биопластика. Для успешного внедрения такой технологии понадобилось изменить некоторые характеристики полимеров.
Кроме того, разработанный в институтах Фраунхофера огнестойкий биопластик получил устойчивость не только к открытому огню, но и к высокой температуре. После многочисленных тестов команда представила общественности инновационный термо-огнеупорный состав биополимеров PLA и PBS. Он успешно прошел ряд тестов пластмасс на воспламеняемость, включая UL94, glow-wire testing (определение температуры воспламенения), CTI (измерение электрического пробоя) и т.д.
Важно, что изобретенный ими материал идеально сочетается с различными технологиями аддитивного производства: например, литьем под давлением. Благодаря своим свойствам он может применяться для разных целей во многих сферах. Однако на сегодняшний день этот продукт еще далек от массового серийного применения: пока что его используют только для изготовления изделий небольших размеров в лабораторных условиях.
В дальнейшем ученые планируют провести исследования на предмет того, как этот материал покажет себя в процессе 3D печати через двухшнековые экструдеры. Также они собираются и далее оптимизировать огнеупорные свойства инновационного биопластика, чтобы адаптировать его под строгие стандарты сфер электроинжиниринга и производства электроники.
