Wittenskippers hawwe plestik makke dat lykweardich is oan stiel - sterk mar net swier. Plestik, dy't skiekundigen soms polymearen neame, binne in klasse fan lange-keten molekulen dy't besteane út koarte werhellende ienheden dy't monomeren neamd wurde. Oars as eardere polymearen fan deselde sterkte, komt it nije materiaal allinich yn membraanfoarm. It is ek 50 kear luchtdichter as it meast ûnduerdringbere plestik op 'e merk. In oar opmerklik aspekt fan dit polymeer is de ienfâld fan synteze. It proses, dat plakfynt by keamertemperatuer, fereasket allinich goedkeape materialen, en it polymeer kin massaal produsearre wurde yn grutte platen dy't mar nanometer dik binne. De ûndersikers rapportearje har befiningen op 2 febrewaris yn it tydskrift Nature.
It materiaal yn kwestje wurdt in polyamide neamd, in triedde netwurk fan amide molekulêre ienheden (amiden binne stikstofgemyske groepen dy't ferbûn binne mei soerstof-bûne koalstofatomen). Sokke polymearen omfetsje Kevlar, in fezels dy't brûkt wurde om kûgelfrije festen te meitsjen, en Nomex, in brânbestindige stof. Lykas Kevlar binne de polyamidemolekulen yn it nije materiaal mei-inoar ferbûn troch wetterstofbiningen lâns de hiele lingte fan har keatlingen, wat de algemiene sterkte fan it materiaal ferbetteret.
"Se plakke oaninoar lykas klittenband," sei haadauteur Michael Strano, in gemysk yngenieur fan MIT. It skuorren fan materialen fereasket net allinich it brekken fan yndividuele molekulêre keatlingen, mar ek it oerwinnen fan 'e gigantyske yntermolekulêre wetterstofbiningen dy't de heule polymearbondel trochkringe.
Derneist kinne de nije polymearen automatysk flakjes foarmje. Dit makket it materiaal maklik te ferwurkjen, om't it makke wurde kin ta tinne films of brûkt wurde kin as in tinne-film oerflakcoating. Tradisjonele polymearen groeie faak as lineêre keatlingen, of fertakke en keppele werhelle yn trije diminsjes, nettsjinsteande de oriïntaasje. Mar Strano's polymearen groeie op in unike manier yn 2D om nanosheets te foarmjen.
"Kinne jo aggregearje op in stikje papier? It docht bliken dat jo it yn 'e measte gefallen net kinne oant ús wurk," sei Strano. "Dus, wy hawwe in nij meganisme fûn." Yn dit resinte wurk oerwûn syn team in hindernis om dizze twadiminsjonale aggregaasje mooglik te meitsjen.
De reden dat polyaramiden in planêre struktuer hawwe, is dat polymeersynteze in meganisme omfettet dat autokatalytyske sjabloanen neamd wurde: as it polymeer langer wurdt en oan 'e monomeerboublokken plakt, feroarsaket it groeiende polymeernetwurk folgjende monomeren om allinich yn 'e goede rjochting te kombinearjen om de feriening fan 'e twadiminsjonale struktuer te fersterkjen. De ûndersikers hawwe oantoand dat se it polymeer yn oplossing maklik op wafers koene oanbringe om inch-brede laminaten te meitsjen fan minder as 4 nanometer dik. Dat is hast ien miljoenste fan 'e dikte fan gewoan kantoarpapier.
Om de meganyske eigenskippen fan it polymearmateriaal te kwantifisearjen, hawwe de ûndersikers de krêft metten dy't nedich is om gatten yn in ophongen plaat materiaal te prikken mei in tinne nulle. Dizze polyamide is yndie styver as tradisjonele polymearen lykas nylon, de stof dy't brûkt wurdt om parachutes te meitsjen. Opmerklik is dat it twa kear safolle krêft kostet om dizze supersterke polyamide los te skroeven as stiel fan deselde dikte. Neffens Strano kin de stof brûkt wurde as in beskermjende coating op metalen oerflakken, lykas autofineer, of as in filter om wetter te suverjen. Yn 'e lêste funksje moat it ideale filtermembraan tin wêze, mar sterk genôch om hege druk te wjerstean sûnder lytse, hinderlike fersmoarging yn ús definitive oanfier te lekken - in perfekte fit foar dit polyamidemateriaal.
Yn 'e takomst hopet Strano de polymerisaasjemetoade út te wreidzjen nei ferskate polymearen bûten dizze Kevlar-analogon. "Polymeren binne oeral om ús hinne," sei er. "Se dogge alles." Stel jo foar dat jo in protte ferskillende soarten polymearen, sels eksoatyske dy't elektrisiteit of ljocht kinne liede, yn tinne films feroarje dy't in ferskaat oan oerflakken kinne bedekke, foeget er ta. "Fanwegen dit nije meganisme kinne miskien no oare soarten polymearen brûkt wurde," sei Stano.
Yn in wrâld omjûn troch plestik hat de maatskippij reden om entûsjast te wêzen oer in oar nij polymeer waans meganyske eigenskippen allesbehalve gewoan binne, sei Strano. Dizze aramide is ekstreem duorsum, wat betsjut dat wy deistige plestik, fan ferve oant tassen oant itenferpakking, kinne ferfange mei minder en sterkere materialen. Strano foege ta dat út in duorsumensperspektyf dizze supersterke 2D-polymeer in stap yn 'e goede rjochting is om de wrâld te befrijen fan plestik.
Shi En Kim (sa't se meastentiids Kim neamd wurdt) is in yn Maleisje berne freelance wittenskipskriuwster en redaksje-stagiaire foar Popular Science Spring 2022. Se hat in soad skreaun oer ûnderwerpen fariearjend fan it eigensinnige gebrûk fan spinnewebben - minsken of de spinnen sels - oant jiskefetfersamlers yn 'e romte.
It Starliner-romteskip fan Boeing moat it Ynternasjonaal Romtestasjon noch berikke, mar saakkundigen binne optimistysk oer in tredde testflecht.
Wy binne dielnimmer oan it Amazon Services LLC Associates Program, in affiliate-reklameprogramma ûntworpen om ús in manier te jaan om fergoedingen te fertsjinjen troch te linken nei Amazon.com en oansletten siden. Registrearjen of gebrûk fan dizze side betsjut akseptaasje fan ús Servicebetingsten.
Pleatsingstiid: 19 maaie 2022