Գիտնականները ստեղծել են պողպատին համարժեք պլաստիկ՝ ամուր, բայց ոչ ծանր։ Պլաստմասաները, որոնք քիմիկոսները երբեմն անվանում են պոլիմերներ, երկար շղթայով մոլեկուլների դաս են, որոնք կազմված են կարճ կրկնվող միավորներից, որոնք կոչվում են մոնոմերներ։ Նույն ամրության նախորդ պոլիմերներից տարբերվող՝ նոր նյութը գալիս է միայն թաղանթի տեսքով։ Այն նաև 50 անգամ ավելի հերմետիկ է, քան շուկայում առկա ամենաանթափանց պլաստիկը։ Այս պոլիմերի մեկ այլ նշանակալի կողմը դրա սինթեզի պարզությունն է։ Գործընթացը, որը տեղի է ունենում սենյակային ջերմաստիճանում, պահանջում է միայն էժան նյութեր, և պոլիմերը կարող է զանգվածաբար արտադրվել մեծ թերթերով, որոնք ունեն ընդամենը նանոմետր հաստություն։ Հետազոտողները իրենց եզրակացությունները հրապարակել են փետրվարի 2-ին Nature ամսագրում։
Խոսքը վերաբերում է պոլիամիդին՝ ամիդային մոլեկուլային միավորների թելավոր ցանցին (ամիդները ազոտի քիմիական խմբեր են, որոնք միացված են թթվածնով կապված ածխածնի ատոմներին): Նման պոլիմերների թվում են կևլարը՝ զրահաբաճկոններ պատրաստելու համար օգտագործվող մանրաթել, և Nomex-ը՝ հրակայուն գործվածք: Ինչպես կևլարը, նոր նյութում պոլիամիդի մոլեկուլները միմյանց հետ կապված են ջրածնային կապերով՝ իրենց շղթաների ամբողջ երկարությամբ, ինչը մեծացնում է նյութի ընդհանուր ամրությունը:
«Նրանք միմյանց կպչում են ինչպես Velcro-ն», - ասաց գլխավոր հեղինակ, MIT-ի քիմիական ինժեներ Մայքլ Ստրանոն: Նյութերի պատռումը պահանջում է ոչ միայն առանձին մոլեկուլային շղթաների խզում, այլև ամբողջ պոլիմերային փնջում թափանցող հսկայական միջմոլեկուլային ջրածնային կապերի հաղթահարում:
Բացի այդ, նոր պոլիմերները կարող են ավտոմատ կերպով ձևավորել փաթիլներ։ Սա նյութը դարձնում է հեշտ մշակվող, քանի որ այն կարող է վերածվել բարակ թաղանթների կամ օգտագործվել որպես բարակ թաղանթային մակերեսային ծածկույթ։ Ավանդական պոլիմերները հակված են աճել որպես գծային շղթաներ կամ բազմիցս ճյուղավորվել և կապվել եռաչափությամբ՝ անկախ կողմնորոշումից։ Սակայն Ստրանոյի պոլիմերները երկչափ ֆորմատում աճում են յուրահատուկ ձևով՝ ձևավորելով նանոշերտեր։
«Կարո՞ղ եք ամփոփել թղթի վրա։ Պարզվում է, որ շատ դեպքերում դա հնարավոր չէ անել մինչև մեր աշխատանքը չավարտվի», - ասաց Ստրանոն։ «Այսպիսով, մենք գտանք նոր մեխանիզմ»։ Այս վերջին աշխատանքում նրա թիմը հաղթահարեց մի խոչընդոտ՝ այս երկչափ ամփոփումը հնարավոր դարձնելու համար։
Պոլիարամիդների հարթ կառուցվածքի պատճառն այն է, որ պոլիմերների սինթեզը ներառում է ավտոկատալիտիկ ձևանմուշավորում կոչվող մեխանիզմ. քանի որ պոլիմերը երկարում և կպչում է մոնոմերի կառուցվածքային բլոկներին, աճող պոլիմերային ցանցը հաջորդող մոնոմերներին ստիպում է միավորվել միայն ճիշտ ուղղությամբ՝ երկչափ կառուցվածքի միությունն ամրապնդելու համար: Հետազոտողները ցույց տվեցին, որ նրանք կարող են հեշտությամբ լուծույթի մեջ գտնվող պոլիմերը պատել վաֆլիների վրա՝ ստեղծելով 4 նանոմետրից պակաս հաստությամբ դյույմ լայնությամբ լամինատներ: Դա սովորական գրասենյակային թղթի հաստության գրեթե մեկ միլիոներորդ մասն է:
Պոլիմերային նյութի մեխանիկական հատկությունները քանակականացնելու համար հետազոտողները չափել են կախված նյութի թերթիկի վրա բարակ ասեղով անցքեր բացելու համար անհրաժեշտ ուժը։ Այս պոլիամիդն իսկապես ավելի կոշտ է, քան ավանդական պոլիմերները, ինչպիսին է նեյլոնը՝ պարաշյուտներ պատրաստելու համար օգտագործվող գործվածքը։ Հատկանշական է, որ այս գերամուր պոլիամիդը քանդելու համար պահանջվում է երկու անգամ ավելի ուժ, քան նույն հաստության պողպատը։ Ստրանոյի խոսքով՝ նյութը կարող է օգտագործվել որպես պաշտպանիչ ծածկույթ մետաղական մակերեսների վրա, ինչպիսիք են մեքենաների ծածկույթները, կամ որպես ֆիլտր՝ ջուրը մաքրելու համար։ Վերջին գործառույթում իդեալական ֆիլտրի թաղանթը պետք է լինի բարակ, բայց բավականաչափ ամուր՝ բարձր ճնշմանը դիմակայելու համար՝ առանց փոքր, տհաճ աղտոտիչների արտահոսքի մեր վերջնական մատակարարման մեջ, ինչը կատարյալ համապատասխանում է այս պոլիամիդային նյութին։
Ապագայում Ստրանոն հույս ունի պոլիմերացման մեթոդը տարածել այս Կևլարի անալոգից այն կողմ գտնվող տարբեր պոլիմերների վրա։ «Պոլիմերները մեր շուրջն են», - ասաց նա։ «Նրանք ամեն ինչ անում են»։ Պատկերացրեք՝ պոլիմերների բազմաթիվ տարբեր տեսակներ, նույնիսկ էկզոտիկները, որոնք կարող են հաղորդել էլեկտրականություն կամ լույս, վերածել բարակ թաղանթների, որոնք կարող են ծածկել տարբեր մակերեսներ, ավելացնում է նա։ «Այս նոր մեխանիզմի շնորհիվ, գուցե, այժմ կարող են օգտագործվել պոլիմերների այլ տեսակներ», - ասաց Ստանոն։
Պլաստիկով շրջապատված աշխարհում հասարակությունն ունի պատճառ ոգևորվելու ևս մեկ նոր պոլիմերով, որի մեխանիկական հատկությունները ամենևին էլ սովորական չեն, ասաց Ստրանոն։ Այս արամիդը չափազանց դիմացկուն է, ինչը նշանակում է, որ մենք կարող ենք փոխարինել առօրյա պլաստմասսաները՝ ներկերից մինչև պայուսակներ և սննդի փաթեթավորում, ավելի քիչ և ամուր նյութերով։ Ստրանոն հավելեց, որ կայունության տեսանկյունից այս գերուժեղ 2D պոլիմերը քայլ է ճիշտ ուղղությամբ՝ աշխարհը պլաստիկից ազատելու համար։
Շի Էն Կիմը (ինչպես նրան սովորաբար անվանում են Կիմ) մալայզիացի ծնունդով ազատ գիտական գրող է և «Popular Science Spring 2022» ամսագրի խմբագրական պրակտիկանտ։ Նա լայնորեն գրել է թեմաների շուրջ՝ սկսած սարդոստայնի՝ մարդկանց կամ սարդերի տարօրինակ կիրառություններից մինչև տիեզերքում աղբ հավաքողները։
Boeing-ի Starliner տիեզերանավը դեռ չի հասել Միջազգային տիեզերակայան, սակայն մասնագետները լավատեսորեն են տրամադրված երրորդ փորձնական թռիչքի հարցում։
Մենք մասնակցում ենք Amazon Services LLC Associates ծրագրին, որը դուստր գովազդային ծրագիր է, որը նախատեսված է մեզ համար վճարներ վաստակելու միջոց ապահովելու համար՝ հղումներ տեղադրելով Amazon.com-ին և դուստր կայքերին: Այս կայքում գրանցվելը կամ օգտագործումը նշանակում է մեր ծառայության պայմանների ընդունում:
Հրապարակման ժամանակը. Մայիսի 19-2022