Till innehåll på sidan

Material blir bättre av tuffa miljöer

Olika skummaterial som utsatts för 150 graders värme. Forskarnas material har knappt påverkats.
Från vänster till höger består skummaterialen av vassle, polyuretan, polystyren, polyeten och polystyren. Övre raden representerar icke-exponerade material och nedre raden representerar materialen utsatta för 150 gradig luft under en månad.

NYHET

Publicerad 2021-06-02

Ett högpresterande plastskum baserat på mjölkprotein som förbättras av att utsättas för hårda tag. Det är vad forskare vid KTH har utvecklat. I framtiden kan materialet förhoppningsvis finna sin plats i extrema miljöer som katalysatorer för bilar, bränslefilter eller förpackningsskum.

Vassleprotein är en produkt som uppstår när ost tillverkas. Samma protein återfinns i de shakedrycker som kan köpas i sportbutiker, och som är populära bland idrottare. 

Vid höga temperaturer och låga pH-värden kan vassleproteinet omvandlas till så kallade nanofibriller, som är själva byggstenarna i det nya materialet.

– När skum baserad på nanofibriller av vassle tillverkas har vi upptäckt att skummets egenskaper förbättras när det exponeras för en tuff miljö. De mekaniska egenskaperna stärks betydligt genom att utsätta skummet för en värme om 150 grader Celsius under några dagar, säger Mikael Hedenqvist, professor på avdelningen för polymera material vid KTH.

porträttfoto på Mikael Hedenqvist, professor på KTH
Mikael Hedenqvist, professor på avdelningen för polymera material vid KTH. Foto: Peter Ardell.

Påverkas inte av het olja

Proteiner är ofta vattenlösliga, vilket är en stor utmaning när proteinbaserade material ska utvecklas. Trots det så är KTH-forskarnas material vattenbeständigt även när det utsätts för vätskor som vanligtvis löser upp eller bryter ner proteiner. Detta helt utan kemikalier tillsätts som tvärbinder proteinerna. Skummet påverkas inte heller av diesel eller het olja.

– Vi har exponerat skummaterialet för denna höga temperatur under en månads tid, och det blir bara starkare med tiden. Om vi jämför med oljebaserade, kommersiella skummaterial av polyeten och polystyren så smälter dessa ögonblickligen och bryts ner under samma tuffa förhållanden.

Passas i aggressiva miljöer

Ett annat skum som används kommersiellt är gjort av polyuretan. Detta material tål värme och vätska bättre, men är gjort av giftiga monomerer och ofta baserade på olja istället för proteiner. Dessutom är polyuretan lättantändligt och transformeras då till en vätska som kan starta nya bränder. Vassleprotein fattar inte lika lätt eld, och när detta väl sker förkolnas materialet.

– Av de här anledningarna är vårt material en biobaserad, hållbar kandidat till tillämpningar som ska användas i höga temperaturer. I aggressiva miljöer där brandresistens är önskvärt.

När det gäller framtida, tänkbara applikationer ser forskarna flera kandidater. En sådan är som support till katalytiska metaller som ska verka vid högre temperaturer, kanske i platinakatalysatorer för bilar. Tänkbart är även att material skulle kunna passa som bränslefilter. Andra möjligheter är att använda det som förpackningsskum och i applikationer för ljud och termisk isolering där högre temperaturer kan förekomma och där det finns risk för aggressiv miljö.

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Mikael Hedenqvist på 08 - 790 76 45 eller mikaelhe@polymer.kth.se.

Publikation

"High-Temperature and Chemically Resistant Foams from Sustainable Nanostructured Protein",
Advanced Sustainable Systems, doi.org/10.1002/adsu.202100063