Syantis yo te kreye yon plastik ekivalan ak asye — solid men pa lou. Plastik, ke chimis yo pafwa rele polimè, se yon klas molekil ki gen chèn long ki fèt ak inite kout ki repete yo rele monomè. Kontrèman ak polimè anvan yo ki gen menm fòs la, nouvo materyèl la vini sèlman sou fòm manbràn. Li tou 50 fwa pi etanch pase plastik ki pi enpèmeyab sou mache a. Yon lòt aspè remakab nan polimè sa a se senplisite sentèz li. Pwosesis la, ki fèt nan tanperati chanm, mande sèlman materyèl bon mache, epi polimè a ka pwodui an mas nan gwo fèy ki sèlman nanomèt epesè. Chèchè yo rapòte rezilta yo 2 fevriye nan jounal Nature.
Materyèl an kesyon an rele yon poliamid, yon rezo fil ki fèt ak inite molekilè amid (amid yo se gwoup chimik nitwojèn ki tache ak atòm kabòn ki lye ak oksijèn). Polimè sa yo gen ladan yo Kevlar, yon fib yo itilize pou fè jile pare-bal, ak Nomex, yon twal ki reziste dife. Menm jan ak Kevlar, molekil poliamid ki nan nouvo materyèl la lye youn ak lòt pa lyezon idwojèn sou tout longè chenn yo, sa ki amelyore fòs jeneral materyèl la.
“Yo kole ansanm tankou Velcro,” dapre otè prensipal Michael Strano, yon enjenyè chimik nan MIT. Pou chire materyèl, ou pa sèlman bezwen kraze chenn molekilè endividyèl yo, men tou, ou bezwen simonte gwo lyen idwojèn entèmolekilè ki penetre tout pake polimè a.
Anplis de sa, nouvo polymère yo ka otomatikman fòme flokon. Sa fè materyèl la fasil pou trete, paske li ka fèt an fim mens oswa itilize kòm yon kouch sifas fim mens. Polymè tradisyonèl yo gen tandans grandi kòm chenn lineyè, oswa repete branch ak lye nan twa dimansyon, kèlkeswa oryantasyon an. Men, polymè Strano yo grandi nan yon fason inik nan 2D pou fòme nanosheets.
“Èske ou ka rasanble enfòmasyon sou yon moso papye? Li sanble, nan pifò ka yo, ou pa ka fè sa jiskaske travay nou an fini,” Strano te di. “Kidonk, nou jwenn yon nouvo mekanis.” Nan travay resan sa a, ekip li a te simonte yon obstak pou fè agregasyon bidimansyonèl sa a posib.
Rezon ki fè poliaramid yo gen yon estrikti planè se paske sentèz polimè enplike yon mekanis yo rele modèl otokatalitik: pandan polimè a ap vin pi long epi li kole sou blòk konstriksyon monomè yo, rezo polimè k ap grandi a pouse monomè ki vin apre yo pou yo konbine sèlman nan bon direksyon an pou ranfòse inyon estrikti bidimensyonèl la. Chèchè yo te demontre ke yo te ka fasilman kouvri polimè a nan solisyon sou waf pou kreye laminasyon ki gen yon pous lajè epi ki mwens pase 4 nanomèt epesè. Sa prèske yon milyonyèm epesè papye biwo òdinè.
Pou mezire pwopriyete mekanik materyèl polymère a, chèchè yo te mezire fòs ki nesesè pou fè twou nan yon fèy materyèl ki sispann ak yon zegwi fen. Poliamid sa a vrèman pi rèd pase polymère tradisyonèl yo tankou nilon, twal yo itilize pou fè parachit. Li remakab, li pran de fwa plis fòs pou devise poliamid super fò sa a pase asye ki gen menm epesè a. Dapre Strano, sibstans lan ka itilize kòm yon kouch pwoteksyon sou sifas metal, tankou laparans machin, oswa kòm yon filtè pou pirifye dlo. Nan dènye fonksyon sa a, manbràn filtè ideyal la bezwen mens men ase solid pou reziste presyon ki wo san li pa koule ti kontaminan anmèdan nan rezèv final nou an - yon anfòm pafè pou materyèl poliamid sa a.
Nan lavni, Strano espere pwolonje metòd polimerizasyon an pou diferan polimè pi lwen pase analòg Kevlar sa a. "Polimè yo tout bò kote nou," li te di. "Yo fè tout bagay." Imajine transfòme anpil diferan kalite polimè, menm sa yo ki ekzotik ki ka kondui elektrisite oswa limyè, an fim mens ki ka kouvri yon varyete sifas, li ajoute. "Akoz nouvo mekanis sa a, petèt lòt kalite polimè yo ka itilize kounye a," Stano te di.
Nan yon mond ki antoure ak plastik, sosyete a gen rezon pou l eksite sou yon lòt nouvo polymère ki gen pwopriyete mekanik yo pa òdinè ditou, Strano te di. Aramid sa a trè dirab, sa vle di nou ka ranplase plastik chak jou yo, soti nan penti rive nan sache ak anbalaj manje, ak mwens materyèl epi ki pi solid. Strano te ajoute ke nan yon pwen de vi dirabilite, polymère 2D super-fò sa a se yon pa nan bon direksyon an pou libere mond lan anba plastik.
Shi En Kim (jan yo abitye rele l Kim) se yon ekriven syans endepandan ki fèt nan Malezi epi ki se yon estajyè editoryal pou Popular Science Spring 2022. Li ekri anpil sou sijè ki varye ant itilizasyon dwòl twal arenyen—moun oswa arenyen yo menm—rive nan moun k ap ranmase fatra nan espas.
Veso espasyal Starliner Boeing la poko rive nan Estasyon Espasyal Entènasyonal la, men ekspè yo optimis sou yon twazyèm vòl tès.
Nou patisipe nan Pwogram Amazon Services LLC Associates la, yon pwogram piblisite afilye ki fèt pou ban nou yon mwayen pou nou touche frè lè nou mete lyen ki mennen sou Amazon.com ak sit afilye yo. Lè w enskri oswa itilize sit sa a, ou aksepte Kondisyon Sèvis nou yo.
Dat piblikasyon: 19 me 2022