Odaégett pirítósból készül szigetelés űrhajókra

Fotó az elszenesedett vekniről

A karbonhab ideális űrjárművek szigetelésére, de drága az előállítása -- kivéve, ha vákuumban túlsütött kenyérből készül.

A karbonhabnak nevezett szuperanyag nagy keresletnek örvend az űrkutatásban, hiszen pillesúlyú, fokozott nyomás hatására sem veszíti el az alakját, ellenáll a tartós rezgésnek, jó szigetelő hő és elektromágneses interferencia ellen, egyes kompozitjai még a radarhullámokat is kiszűrik. Egy probléma van vele: költséges a gyártása.

Erre talált viccesen egyszerű megoldást a kínai Harbin Műszaki Egyetem kutatócsapata, akik liszt, élesztő és víz keverékéből, azaz kenyérből készítettek karbonhabot. Sőt, az élesztő mennyiségének változtatásával még a tésztában keletkező gázbuborékok méretét is képesek szabályozni, ennek köszönhetően az eltérő keverékek többféle célra felhasználhatók. Beszámolójuk az Amerikai Kémiai Társaság Applied Materials & Interfaces folyóiratában jelent meg.

Végy harminc deka lisztet és egy kis argongázt...

A kutatók a közeli szupermarketben vásárolt alapanyagokból készítették a kenyerüket, amelyet kelesztés után először 180 Celsius-fokon 4 percig, majd 80 Celsius-fokon 18 órán át sütöttek, végül a laboratóriumi vákuumkamrában pirolízissel 1000 Celsius-fokon argongázzal szenesítettek el. Az eljárás során a folyékony és légnemű maradványok elpárologtak a vekni kenyérből, amelynek emiatt kisebb lett a mérete, de a pórusszerkezete megmaradt.

Fotó az elszenesedett vekniről Forrás: American Chemical Society

A "pirítóshab" anyagsűrűsége átlagosan 0,29 g/cm³, ami kicsivel kevesebb a faszénénél (0,3–0,6 g/cm³), és harmada a (nikecell néven is ismert) polisztirolénak (1,05–1,09 g/cm³). Amennyiben fokozták az élesztő mennyiségét, nagyobb és több buborék keletkezett a tésztában, és még kisebb lett az anyagsűrűség.

A karbonizált kenyér nyomószilárdsága 3,6 MPa, amely érték fele az alumíniuménak (7,2 MPa). Hővezetési tényezője 0,06 W/(m•K), míg az épületek szigeteléséhez használt polisztirolé vagy az üveggyapoté 0,035–0,05 W/(m•K).

A háztartásban is hasznát lehet venni

Háromdimenziós karbonhabot eddig kétdimenziós grafénfilmek és például biopolimerek elegyítésével próbáltak előállítani, a leírásból sejthető, hogy egy ilyen bonyolult, többlépcsős művelet csak nagy költséggel valósítható meg, ráadásul a keletkező karbonhab mechanikai tulajdonságai nem túl jók.

Biomassza-alapú karbonhab előállítására korábban is folytak kísérletek, különféle kutatásokban kipróbálták a görögdinnye-, pomelo- és banánhéjat, a cukornádrostot és a cellulózt. Ám ezekkel a keverékekkel az a baj, hogy véletlenszerű és nem egyenletes buborékok képződnek a masszában. Ettől függetlenül az így készült biokarbonhabokat egyebek közt víztisztítókban vagy tengeri fúrótornyok olajszivárgásának felitatásához használják.

Az új kínai módszer egyszerűsége mellett környezetbarát is, és gazdaságossága lehetővé teszi, hogy a karbonhabnak hétköznapi alkalmazásokat keressenek. Ilyen lehet akár a gyerekszobák falának elektroszmog elleni árnyékolása, ahol nagyfeszültségű távvezeték van az épület közelében.

A kísérletek folyamán a 3–5 milliméter vastagságú pirítóshabszeletnek átlagosan 15, bizonyos esetekben 71,36 dB•cm³•g^-1 volt az EMI (elektromágneses interferencia) árnyékoló képessége. A költséges nanocsöves-epoxi keverékek 60-80-as körüli értékre képesek, míg az elektronikában gyakran használt réz 10-es értékre. Viszonyításul: már egy 30 dB-es csillapításra képes, fémhuzalokból szőtt arnyékoló kelme is csak a sugárzás ezredrészét engedi át, viszont a karbonhab lényegesen könnyebb ezeknél.