Gli scienziati dell'Università di Manchester hanno combinato il grafene con la fibra naturale di iuta, per creare il primo al mondo per i compositi in fibra di iuta naturale rinforzati con grafene.

La svolta potrebbe portare alla produzione di compositi in fibra naturale ad alte prestazioni ed ecocompatibili che potrebbero sostituire le loro controparti sintetiche nelle principali aree di produzione, come l'industria automobilistica, costruzione navale, pale di turbine eoliche durevoli e alloggi a basso costo.

Potrebbe anche dare impulso alle economie agricole di paesi come il Bangladesh, India, e la Cina, dove viene prodotto principalmente il materiale di iuta, affermano i ricercatori dell'Università di Manchester.

L'università è sede del National Graphene Institute e del Graphene Engineering Innovation Center che forniscono una massa critica senza pari di competenze sul grafene. Le due strutture dimostrano la posizione di Manchester come base di conoscenze leader a livello mondiale nella ricerca e commercializzazione del grafene.

La iuta viene estratta dalla corteccia della pianta di iuta bianca (Corchorus capsularis) ed è biodegradabile al 100%, fibra naturale riciclabile ed ecologica. È anche la seconda fibra naturale più prodotta al mondo, dopo il cotone, ed è almeno il 50% più economica del lino e di altre fibre naturali simili.

Questo lo rende estremamente attraente per diversi settori industriali che cercano di creare un più economico, alternativa più ecologica ai compositi sintetici. Ecco perché i compositi in fibra naturale stanno attirando un interesse significativo grazie al potenziale di ridurre l'impronta di carbonio sostituendo i materiali prodotti sinteticamente, come la fibra di vetro, che costa di più e può essere dannoso per il pianeta.

Forkan Sarker, un destinatario della borsa di studio del Commonwealth per il Bangladesh, ha effettuato gli esperimenti e l'analisi dei dati per questo studio, e la pubblicazione che mostra che il grafene potrebbe essere fondamentale è disponibile online.

Professor Prasad Potluri, Direttore della ricerca, Il North West Composites Center ha dichiarato:"Forkan Sarker, si è unito al mio gruppo per lavorare su un problema di dottorato relativo all'economia del suo paese.

"Questo è un esempio di combinazione giudiziosa di basso valore, fibre di materie prime a zero emissioni di carbonio con una frazione volumetrica estremamente ridotta di grafene di alto valore al fine di creare un sistema di materiali che potrebbe sostituire le fibre di vetro e carbonio ad alta intensità energetica in una serie di applicazioni strutturali leggere".

Nonostante le loro credenziali ambientali, i compositi in fibra naturale soffrono di scarse proprietà meccaniche e di interfaccia, il che significa che non sono abbastanza resistenti per alcune applicazioni industriali. Ecco perché i ricercatori del National Graphene Institute (NGI) dell'Università di Manchester e del Robotics and Textile Composites Group hanno lavorato a un progetto collaborativo e hanno rivestito le fibre di iuta con ossido di grafene e scaglie di grafene per migliorarne la resistenza.

I risultati sono stati estremamente positivi e mostrano che le fibre di iuta con un rivestimento in grafene hanno una resistenza al taglio interfacciale migliorata di circa il 200 percento, con resistenza alla flessione che aumenta di quasi il 100% rispetto alle fibre non trattate.

Dottor Nazmul Karim, Knowledge Exchange Fellow (grafene) presso il National Graphene Institute, ha dichiarato:"Abbiamo lavorato su grafene e altre fibre naturali a base di materiali 2D per diversi anni nel gruppo del Prof Novoselov. È fantastico tradurre quell'esperienza nello sviluppo di compositi di fibre naturali ad alte prestazioni".

Dottor Karim, che ha anche concepito l'idea e progettato gli esperimenti di incorporare il grafene sulla iuta, ha aggiunto:"Iuta, una volta conosciute come "le fibre d'oro del Bangladesh, ' ha perso il suo smalto negli anni '80 dopo l'introduzione di materiali sintetici come il polietilene e la plastica. Però, con crescenti preoccupazioni ambientali con la plastica, torna in ascesa l'utilizzo di fibre naturali come la juta.

"Inoltre, l'uso della iuta negli interni delle automobili da parte dei giganti automobilistici globali è cresciuto rapidamente con una domanda attuale di 100, 000 tonnellate all'anno. Credo che le nostre fibre di iuta a base di grafene potrebbero svolgere un ruolo molto importante nel soddisfare la crescente domanda di prodotti più rispettosi dell'ambiente per vari settori".