Naučnici su stvorili plastiku ekvivalentnu čeliku - jaku, ali ne i tešku. Plastika, koju hemičari ponekad nazivaju polimerima, je klasa molekula dugog lanca sastavljenih od kratkih ponavljajućih jedinica koje se nazivaju monomeri. Za razliku od prethodnih polimera iste čvrstoće, novi materijal dolazi samo u membranskom obliku. Također je 50 puta hermetičkiji od najnepropusnije plastike na tržištu. Još jedan značajan aspekt ovog polimera je njegova jednostavnost sinteze. Proces, koji se odvija na sobnoj temperaturi, zahtijeva samo jeftine materijale, a polimer se može masovno proizvoditi u velikim listovima debljine samo nanometara. Istraživači izvještavaju o svojim nalazima 2. februara u časopisu Nature.
Materijal o kojem je riječ naziva se poliamid, mreža amidnih molekularnih jedinica (amidi su dušikove hemijske grupe vezane za atome ugljika vezane kisikom). Takvi polimeri uključuju Kevlar, vlakno koje se koristi za izradu pancira, i Nomex, tkaninu otpornu na vatru. Poput Kevlara, molekule poliamida u novom materijalu povezane su jedna s drugom vodikovim vezama duž cijele dužine svojih lanaca, što povećava ukupnu čvrstoću materijala.
„Drže se zajedno poput čička“, rekao je glavni autor Michael Strano, hemijski inženjer sa MIT-a. Razdvajanje materijala zahtijeva ne samo kidanje pojedinačnih molekularnih lanaca, već i prevazilaženje ogromnih intermolekularnih vodoničnih veza koje prožimaju cijeli polimerni snop.
Osim toga, novi polimeri mogu automatski formirati pahuljice. To čini materijal lakim za obradu, jer se može napraviti u tanke filmove ili koristiti kao tankoslojni površinski premaz. Tradicionalni polimeri imaju tendenciju rasta kao linearni lanci ili se više puta granaju i povezuju u tri dimenzije, bez obzira na orijentaciju. Ali Stranovi polimeri rastu na jedinstven način u 2D-u i formiraju nanoslojeve.
„Možete li agregirati podatke na komadu papira? Ispostavilo se da u većini slučajeva to ne možete učiniti dok ne završimo naš rad“, rekao je Strano. „Dakle, pronašli smo novi mehanizam.“ U ovom nedavnom radu, njegov tim je savladao prepreku kako bi omogućio ovu dvodimenzionalnu agregaciju.
Razlog zašto poliaramidi imaju planarnu strukturu je taj što sinteza polimera uključuje mehanizam koji se naziva autokatalitičko templatiranje: kako se polimer izdužuje i lijepi za monomerne gradivne blokove, rastuća polimerna mreža potiče sljedeće monomere da se kombiniraju samo u pravom smjeru kako bi ojačali sjedinjenje dvodimenzionalne strukture. Istraživači su pokazali da mogu lako premazati polimer u otopini na pločice kako bi stvorili laminate širine jednog inča, debljine manje od 4 nanometra. To je gotovo milioniti dio debljine običnog kancelarijskog papira.
Kako bi kvantificirali mehanička svojstva polimernog materijala, istraživači su izmjerili silu potrebnu za probijanje rupa u okačenoj foliji materijala tankom iglom. Ovaj poliamid je zaista čvršći od tradicionalnih polimera poput najlona, tkanine koja se koristi za izradu padobrana. Zanimljivo je da je potrebna dvostruko veća sila za odvrtanje ovog super jakog poliamida nego čelika iste debljine. Prema Stranu, supstanca se može koristiti kao zaštitni premaz na metalnim površinama, poput furnira automobila, ili kao filter za pročišćavanje vode. U potonjoj funkciji, idealna membrana filtera mora biti tanka, ali dovoljno jaka da izdrži visoke pritiske bez propuštanja malih, štetnih zagađivača u naš konačni materijal - što je savršeno za ovaj poliamidni materijal.
U budućnosti, Strano se nada da će proširiti metodu polimerizacije na različite polimere izvan ovog kevlar analoga. „Polimeri su svuda oko nas“, rekao je. „Oni rade sve.“ Zamislite pretvaranje mnogih različitih vrsta polimera, čak i egzotičnih koji mogu provoditi električnu energiju ili svjetlost, u tanke filmove koji mogu prekriti različite površine, dodaje. „Zbog ovog novog mehanizma, možda se sada mogu koristiti i druge vrste polimera“, rekao je Stano.
U svijetu okruženom plastikom, društvo ima razloga za uzbuđenje zbog još jednog novog polimera čija mehanička svojstva nisu ništa drugo do obična, rekao je Strano. Ovaj aramid je izuzetno izdržljiv, što znači da možemo zamijeniti svakodnevnu plastiku, od boja do torbi i ambalaže za hranu, s manje materijala i jačim materijalima. Strano je dodao da je, sa stanovišta održivosti, ovaj super jaki 2D polimer korak u pravom smjeru da se svijet oslobodi plastike.
Shi En Kim (kako je obično zovu Kim) je slobodna spisateljica nauke rođena u Maleziji i urednička pripravnica u časopisu Popular Science za proljeće 2022. godine. Opširno je pisala o temama koje se kreću od neobične upotrebe paučine - ljudi ili samih pauka - do sakupljača smeća u svemiru.
Boeingova svemirska letjelica Starliner još nije stigla do Međunarodne svemirske stanice, ali stručnjaci su optimistični u pogledu trećeg probnog leta.
Učestvujemo u Amazon Services LLC Associates programu, partnerskom reklamnom programu osmišljenom da nam omogući zaradu putem linkanja ka Amazon.com i povezanim stranicama. Registracija ili korištenje ove stranice predstavlja prihvatanje naših Uslova korištenja usluge.
Vrijeme objave: 19. maj 2022.