Nanofibrecomposieten

Nanofibrecomposieten zijn composietmaterialen waarin nanofibres als versterkingsfase zijn geïntegreerd in een matrix, meestal een polymeer maar ook keramiek of metaal. Nanofibres hebben diameters in de nanometerrange en lengtes die micrometers kunnen bereiken, wat leidt tot een zeer hoog oppervlak-per-volumeverhouding en sterke interacties met de matrix. Door deze combinatie kunnen mechanische, thermische en functionele eigenschappen van de basisstof significant verbeteren.

Veelvoorkomende nanofibres omvatten koolstofnanofibers, keramische nanofibers (zoals silica en alumina), cellulose nanofibers en polymeren nanofibers. Ze worden geproduceerd met technieken als elektrospinnen, drawing of templategebaseerde synthese, en vervolgens in de matrix verwerkt door oplossing- of smeltmenging, casting, extrusie of laminatie. Het uitlijnen van nanofibres kan anisotropie in sterkte en stijfheid sturen.

Eigenschappen van nanofibrecomposieten zijn onder meer een hoge treksterkte-gewichtsverhouding, verbeterde stijfheid en barrière-eigenschappen, evenals mogelijk verhoogde thermische stabiliteit en elektrische of thermische geleidbaarheid. Functionele nanofibres kunnen extra functies toevoegen, zoals filtratie, sensoren of katalytische activiteit.

Uitdagingen zijn onder meer dispersion en agglomeratie van nanofibres, interfaciale hechting met de matrix, kosten, schaalbaarheid en duurzaamheid. Toepassingen bevinden zich in de luchtvaart, auto-industrie, verpakkingen, filtratie, biomedische scaffolds en energieopslag, waar gerichte prestaties nodig zijn met behoud van laag gewicht.