Para ilmuwan wis nggawe plastik sing padha karo baja — kuwat nanging ora abot. Plastik, sing kadhangkala diarani polimer dening para ahli kimia, minangka kelas molekul rantai dawa sing kasusun saka unit pengulangan cendhak sing diarani monomer. Ora kaya polimer sadurunge kanthi kekuatan sing padha, materi anyar iki mung ana ing bentuk membran. Iki uga 50 kali luwih kedap udara tinimbang plastik sing paling ora bisa ditembus ing pasar. Aspek penting liyane saka polimer iki yaiku kesederhanaan sintesis. Proses kasebut, sing kedadeyan ing suhu kamar, mung mbutuhake bahan sing murah, lan polimer kasebut bisa diprodhuksi massal ing lembaran gedhe sing mung kandel nanometer. Para peneliti nglaporake temuan kasebut tanggal 2 Februari ing jurnal Nature.
Materi sing dimaksud diarani poliamida, jaringan berulir saka unit molekul amida (amida yaiku gugus kimia nitrogen sing nempel ing atom karbon sing ikatan oksigen). Polimer kasebut kalebu Kevlar, serat sing digunakake kanggo nggawe rompi anti peluru, lan Nomex, kain tahan api. Kaya Kevlar, molekul poliamida ing materi anyar iki disambung siji lan sijine dening ikatan hidrogen ing sadawane rantai, sing nambah kekuatan sakabèhé materi kasebut.
"Dheweke padha nempel bareng kaya Velcro," ujare penulis utama Michael Strano, insinyur kimia MIT. Nyuwek bahan ora mung mbutuhake mecah rantai molekul individu, nanging uga ngatasi ikatan hidrogen antarmolekul raksasa sing nembus kabeh bundel polimer.
Kajaba iku, polimer anyar bisa kanthi otomatis mbentuk serpihan. Iki ndadekake materi gampang diproses, amarga bisa digawe dadi film tipis utawa digunakake minangka lapisan permukaan film tipis. Polimer tradisional cenderung tuwuh minangka rantai linier, utawa bola-bali cabang lan nyambung ing telung dimensi, preduli saka orientasi. Nanging polimer Strano tuwuh kanthi cara unik ing 2D kanggo mbentuk nanosheet.
"Apa kowé isa nggabung ing selembar kertas? Jebul, ing umumé kasus, kowé ora isa nindakké nganti ana karya kita," ujare Strano. "Dadi, kita nemokaké mekanisme anyar." Ing karya anyar iki, timé ngatasi alangan kanggo nggawé agregasi rong dimensi iki bisa ditindakake.
Alesané poliaramida duwé struktur planar yaiku amarga sintesis polimer nglibataké mekanisme sing diarani templating autokatalitik: nalika polimer saya dawa lan nempel ing blok bangunan monomer, jaringan polimer sing saya tambah ngindhuksi monomer sabanjuré mung gabung ing arah sing bener kanggo nguatake gabungan struktur rong dimensi. Para peneliti nduduhake manawa dheweke bisa kanthi gampang nutupi polimer ing larutan ing wafer kanggo nggawe laminasi ambane inci sing kurang saka 4 nanometer. Kuwi meh sejuta kekandelan kertas kantor biasa.
Kanggo ngukur sifat mekanik bahan polimer, para peneliti ngukur gaya sing dibutuhake kanggo nusuk bolongan ing lembaran bahan sing digantung nganggo jarum sing alus. Poliamida iki pancen luwih kaku tinimbang polimer tradisional kaya nilon, kain sing digunakake kanggo nggawe parasut. Sing nggumunake, butuh gaya kaping pindho luwih akeh kanggo mbukak poliamida super kuwat iki tinimbang baja kanthi kekandelan sing padha. Miturut Strano, zat kasebut bisa digunakake minangka lapisan pelindung ing permukaan logam, kayata veneer mobil, utawa minangka filter kanggo nyuceni banyu. Ing fungsi sing terakhir, membran filter sing ideal kudu tipis nanging cukup kuwat kanggo tahan tekanan dhuwur tanpa bocor kontaminan cilik sing ngganggu menyang pasokan pungkasan - cocog banget kanggo bahan poliamida iki.
Ing mangsa ngarep, Strano ngarep-arep bisa ngembangake metode polimerisasi menyang polimer sing beda-beda ngluwihi analog Kevlar iki. "Polimer ana ing sekitar kita," ujare. "Dheweke nindakake kabeh." Bayangna ngowahi macem-macem jinis polimer, malah sing eksotis sing bisa ngeterake listrik utawa cahya, dadi film tipis sing bisa nutupi macem-macem permukaan, dheweke nambahake. "Amarga mekanisme anyar iki, mungkin jinis polimer liyane saiki bisa digunakake," ujare Stano.
Ing jagad sing diubengi plastik, masyarakat duwe alesan kanggo bungah babagan polimer anyar liyane sing sifat mekanike ora biasa, ujare Strano. Aramid iki awet banget, tegese kita bisa ngganti plastik saben dina, saka cat nganti tas nganti kemasan panganan, kanthi bahan sing luwih sithik lan luwih kuwat. Strano nambahake manawa saka sudut pandang keberlanjutan, polimer 2D sing super kuwat iki minangka langkah sing bener kanggo mbebasake jagad saka plastik.
Shi En Kim (kaya sing biasa diundang Kim) yaiku penulis sains lepas lair ing Malaysia lan magang editorial Popular Science Spring 2022. Dheweke wis nulis akeh babagan topik wiwit saka panggunaan sarang laba-laba sing unik—manungsa utawa laba-laba dhewe—nganti pengumpul sampah ing njaba angkasa.
Pesawat ruang angkasa Starliner duweke Boeing durung tekan Stasiun Luar Angkasa Internasional, nanging para ahli optimis babagan penerbangan uji coba katelu.
Kita minangka peserta ing Program Asosiasi Amazon Services LLC, program pariwara afiliasi sing dirancang kanggo nyedhiyakake cara kanggo kita entuk biaya kanthi nyambung menyang Amazon.com lan situs afiliasi. Ndhaptar utawa nggunakake situs iki minangka persetujuan marang Katentuan Layanan kita.
Wektu kiriman: 19 Mei 2022