Sciencistoj kreis plaston ekvivalentan al ŝtalo — fortan sed ne pezan. Plastoj, kiujn kemiistoj foje nomas polimeroj, estas klaso de longĉenaj molekuloj konsistantaj el mallongaj ripetantaj unuoj nomataj monomeroj. Male al antaŭaj polimeroj de la sama forto, la nova materialo venas nur en membrana formo. Ĝi ankaŭ estas 50 fojojn pli hermetika ol la plej netralasebla plasto sur la merkato. Alia rimarkinda aspekto de ĉi tiu polimero estas ĝia simpleco de sintezo. La procezo, kiu okazas je ĉambra temperaturo, postulas nur malmultekostajn materialojn, kaj la polimero povas esti amasproduktita en grandaj folioj, kiuj estas nur nanometrojn dikaj. La esploristoj raportas siajn trovojn la 2-an de februaro en la revuo Nature.
La koncerna materialo nomiĝas poliamido, fadena reto de amidaj molekulaj unuoj (amidoj estas nitrogenaj kemiaj grupoj ligitaj al oksigen-ligitaj karbonatomoj). Tiaj polimeroj inkluzivas Kevlaron, fibron uzatan por fari kuglorezistajn veŝtojn, kaj Nomekson, fajrorezistan ŝtofon. Kiel Kevlaro, la poliamidaj molekuloj en la nova materialo estas ligitaj unu al la alia per hidrogenaj ligoj laŭlonge de siaj ĉenoj, kio plibonigas la ĝeneralan forton de la materialo.
“Ili algluiĝas kune kiel lapfermilo,” diris la ĉefa aŭtoro Michael Strano, kemia inĝeniero ĉe MIT. Ŝiri materialojn postulas ne nur rompi individuajn molekulajn ĉenojn, sed ankaŭ superi la gigantajn intermolekulajn hidrogenajn ligojn, kiuj trapenetras la tutan polimeran faskon.
Krome, la novaj polimeroj povas aŭtomate formi flokojn. Tio faciligas la prilaboradon de la materialo, ĉar ĝi povas esti transformita en maldikajn filmojn aŭ uzata kiel maldik-filma surfaca tegaĵo. Tradiciaj polimeroj emas kreski kiel liniaj ĉenoj, aŭ plurfoje branĉiĝi kaj ligi en tri dimensioj, sendepende de orientiĝo. Sed la polimeroj de Strano kreskas laŭ unika maniero en 2D por formi nanotukojn.
“Ĉu oni povas agregi sur paperfolio? Montriĝas, ke en la plej multaj kazoj, oni ne povas fari tion ĝis nia laboro,” diris Strano. “Do, ni trovis novan mekanismon.” En ĉi tiu lastatempa laboro, lia teamo superis obstaklon por ebligi ĉi tiun dudimensian agregadon.
La kialo, kial poliaramidoj havas ebenan strukturon, estas ke polimera sintezo implikas mekanismon nomatan aŭtokataliza ŝablonigado: dum la polimero plilongiĝas kaj algluiĝas al la monomeraj konstrubriketoj, la kreskanta polimera reto induktas postajn monomerojn nur kombiniĝi en la ĝusta direkto por plifortigi la unuiĝon de la dudimensia strukturo. La esploristoj montris, ke ili povus facile kovri la polimeron en solvaĵo sur oblatojn por krei collarĝajn lamenaĵojn malpli ol 4 nanometrojn dikajn. Tio estas preskaŭ unu milionono de la dikeco de ordinara oficeja papero.
Por kvantigi la mekanikajn ecojn de la polimera materialo, la esploristoj mezuris la forton bezonatan por trapiki truojn en ŝveban materialfolion per fajna pinglo. Ĉi tiu poliamido estas efektive pli rigida ol tradiciaj polimeroj kiel nilono, la ŝtofo uzata por fari paraŝutojn. Rimarkinde, necesas duoble pli da forto por malŝraŭbi ĉi tiun superfortan poliamidon ol ŝtalo de la sama dikeco. Laŭ Strano, la substanco povas esti uzata kiel protekta tegaĵo sur metalaj surfacoj, kiel aŭtolaktaĵoj, aŭ kiel filtrilo por purigi akvon. En ĉi-lasta funkcio, la ideala filtrila membrano devas esti maldika sed sufiĉe forta por elteni altajn premojn sen liki malgrandajn, ĝenajn poluaĵojn en nian finan provizon - perfekta kongruo por ĉi tiu poliamida materialo.
Estonte, Strano esperas etendi la polimerigan metodon al malsamaj polimeroj preter ĉi tiu Kevlara analogo. "Polimeroj estas ĉie ĉirkaŭ ni," li diris. "Ili faras ĉion." Imagu transformi multajn malsamajn specojn de polimeroj, eĉ ekzotikajn, kiuj povas konduki elektron aŭ lumon, en maldikajn filmojn, kiuj povas kovri diversajn surfacojn, li aldonas. "Pro ĉi tiu nova mekanismo, eble aliaj specoj de polimeroj nun povas esti uzataj," diris Stano.
En mondo ĉirkaŭita de plastoj, la socio havas kialon esti entuziasma pri alia nova polimero, kies mekanikaj ecoj estas tute ne ordinaraj, diris Strano. Ĉi tiu aramido estas ekstreme daŭra, kio signifas, ke ni povas anstataŭigi ĉiutagajn plastojn, de farboj ĝis sakoj ĝis manĝaĵpakaĵoj, per pli malmultaj kaj pli fortaj materialoj. Strano aldonis, ke el daŭripova vidpunkto, ĉi tiu superforta 2D-polimero estas paŝo en la ĝusta direkto por liberigi la mondon de plasto.
Shi En Kim (kiel ŝi kutime nomiĝas Kim) estas malajzi-naskita sendependa scienca verkistino kaj redakcia praktikanto por Popular Science Spring 2022. Ŝi verkis amplekse pri temoj intervalantaj de la strangaj uzoj de araneaĵoj - homoj aŭ la araneoj mem - ĝis rubkolektistoj en la kosmo.
La kosmosondilo Starliner de Boeing ankoraŭ ne atingis la Internacian Spacstacion, sed fakuloj estas optimismaj pri tria testflugo.
Ni partoprenas en la Amazon Services LLC Associates Program, filia reklamprogramo kreita por provizi al ni manieron gajni kotizojn per ligado al Amazon.com kaj filiaj retejoj. Registriĝo aŭ uzado de ĉi tiu retejo konsistigas akcepton de niaj Kondiĉoj de Servo.
Afiŝtempo: 19-a de majo 2022