მეცნიერებმა შექმნეს ფოლადის ექვივალენტი პლასტმასი - მტკიცე, მაგრამ არა მძიმე. პლასტმასი, რომელსაც ქიმიკოსები ზოგჯერ პოლიმერებს უწოდებენ, წარმოადგენს გრძელჯაჭვიანი მოლეკულების კლასს, რომელიც შედგება მოკლე განმეორებადი ერთეულებისგან, რომლებსაც მონომერები ეწოდება. იგივე სიმტკიცის წინა პოლიმერებისგან განსხვავებით, ახალი მასალა მხოლოდ მემბრანის სახით არის ხელმისაწვდომი. ის ასევე 50-ჯერ უფრო ჰერმეტულია, ვიდრე ბაზარზე არსებული ყველაზე ჰერმეტული პლასტმასი. ამ პოლიმერის კიდევ ერთი აღსანიშნავი ასპექტია მისი სინთეზის სიმარტივე. პროცესი, რომელიც ოთახის ტემპერატურაზე მიმდინარეობს, მხოლოდ იაფ მასალებს მოითხოვს და პოლიმერის მასობრივი წარმოება შესაძლებელია მხოლოდ ნანომეტრის სისქის დიდ ფურცლებად. მკვლევარებმა თავიანთი დასკვნები 2 თებერვალს ჟურნალ Nature-ში გამოაქვეყნეს.
განსახილველ მასალას პოლიამიდი ეწოდება, ამიდური მოლეკულური ერთეულების ხრახნიანი ქსელი (ამიდები აზოტის ქიმიური ჯგუფებია, რომლებიც მიმაგრებულია ჟანგბადთან შეკავშირებულ ნახშირბადის ატომებზე). ასეთ პოლიმერებს მიეკუთვნება კევლარი, ბოჭკო, რომელიც გამოიყენება ტყვიაგაუმტარი ჟილეტების დასამზადებლად, და Nomex, ცეცხლგამძლე ქსოვილი. კევლარის მსგავსად, ახალ მასალაში პოლიამიდის მოლეკულები ერთმანეთთან დაკავშირებულია წყალბადური ბმებით მათი ჯაჭვების მთელ სიგრძეზე, რაც აძლიერებს მასალის საერთო სიმტკიცეს.
„ისინი ერთმანეთს ლენტივით ეკვრის“, - თქვა წამყვანმა ავტორმა, MIT-ის ქიმიურმა ინჟინერმა მაიკლ სტრანომ. მასალების გახევა მოითხოვს არა მხოლოდ ცალკეული მოლეკულური ჯაჭვების გაწყვეტას, არამედ მთელ პოლიმერულ კონაში გაჟღენთილი გიგანტური მოლეკულათშორისი წყალბადური ბმების დაძლევასაც.
გარდა ამისა, ახალ პოლიმერებს შეუძლიათ ავტომატურად წარმოქმნან ფანტელები. ეს მასალის დამუშავებას აადვილებს, რადგან მისი დამზადება შესაძლებელია თხელი აპკის სახით ან თხელი აპკის ზედაპირის საფარის სახით. ტრადიციული პოლიმერები, როგორც წესი, იზრდება წრფივი ჯაჭვების სახით, ან განმეორებით იშლებიან და ერთდებიან სამ განზომილებაში, ორიენტაციის მიუხედავად. თუმცა, სტრანოს პოლიმერები უნიკალური გზით იზრდებიან 2D-ში ნანოფურცლების წარმოსაქმნელად.
„შეგიძლიათ ფურცელზე აგრეგირება? აღმოჩნდა, რომ უმეტეს შემთხვევაში, ამის გაკეთება ჩვენი სამუშაოს დასრულებამდე შეუძლებელია“, - თქვა სტრანომ. „ამიტომ, ჩვენ ახალი მექანიზმი ვიპოვეთ“. ამ ბოლოდროინდელ ნაშრომში მისმა გუნდმა გადალახა დაბრკოლება, რათა ეს ორგანზომილებიანი აგრეგირება შესაძლებელი გამხდარიყო.
პოლიარამიდების ბრტყელი სტრუქტურის მიზეზი ის არის, რომ პოლიმერის სინთეზი მოიცავს მექანიზმს, რომელსაც ავტოკატალიზური შაბლონირება ეწოდება: როდესაც პოლიმერი გრძელდება და მონომერის საშენ ბლოკებს ეკვრება, მზარდი პოლიმერული ქსელი აიძულებს შემდგომ მონომერებს, რომ მხოლოდ სწორი მიმართულებით გაერთიანდნენ, რათა გააძლიერონ ორგანზომილებიანი სტრუქტურის გაერთიანება. მკვლევარებმა აჩვენეს, რომ მათ შეუძლიათ ხსნარში მყოფი პოლიმერის ვაფლებზე დაფარვა, რათა შექმნან 4 ნანომეტრზე ნაკლები სისქის ინჩის სიგანის ლამინატები. ეს ჩვეულებრივი საოფისე ქაღალდის სისქის თითქმის ერთი მილიონი ნაწილია.
პოლიმერული მასალის მექანიკური თვისებების რაოდენობრივი განსაზღვრის მიზნით, მკვლევრებმა გაზომეს ძალა, რომელიც საჭიროა ჩამოკიდებულ ფურცელში ნახვრეტების გასაკეთებლად წვრილი ნემსით. ეს პოლიამიდი მართლაც უფრო ხისტია, ვიდრე ტრადიციული პოლიმერები, როგორიცაა ნეილონი, ქსოვილი, რომელიც პარაშუტების დასამზადებლად გამოიყენება. აღსანიშნავია, რომ ამ ზემტკიცე პოლიამიდის ამოსაღებად ორჯერ მეტი ძალაა საჭირო, ვიდრე იმავე სისქის ფოლადზე. სტრანოს თქმით, ნივთიერება შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დამცავი საფარი ლითონის ზედაპირებზე, როგორიცაა მანქანის ვინირები, ან როგორც ფილტრი წყლის გასაწმენდად. ამ უკანასკნელი ფუნქციისთვის, იდეალური ფილტრის მემბრანა უნდა იყოს თხელი, მაგრამ საკმარისად მტკიცე, რათა გაუძლოს მაღალ წნევას მცირე, უსიამოვნო დამაბინძურებლების გაჟონვის გარეშე ჩვენს საბოლოო მარაგში - იდეალურად ერგება ამ პოლიამიდულ მასალას.
მომავალში სტრანო იმედოვნებს, რომ პოლიმერიზაციის მეთოდს კევლარის ანალოგის მიღმა სხვადასხვა პოლიმერებზე გააფართოვებს. „პოლიმერები ჩვენს გარშემო ყველგანაა“, - თქვა მან. „ისინი ყველაფერს აკეთებენ“. წარმოიდგინეთ, რომ სხვადასხვა სახის პოლიმერები, თუნდაც ეგზოტიკური, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტროენერგიის ან სინათლის გატარება, თხელ ფენებად გადააქციოთ, რომლებსაც შეუძლიათ სხვადასხვა ზედაპირის დაფარვა, დასძენს ის. „ამ ახალი მექანიზმის გამო, შესაძლოა, ახლა სხვა სახის პოლიმერების გამოყენებაც იყოს შესაძლებელი“, - თქვა სტანომ.
პლასტმასით გარშემორტყმულ სამყაროში საზოგადოებას აქვს მიზეზი, აღფრთოვანებული იყოს კიდევ ერთი ახალი პოლიმერით, რომლის მექანიკური თვისებებიც ჩვეულებრივი არ არის, თქვა სტრანომ. ეს არამიდი უკიდურესად გამძლეა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჩვენ შეგვიძლია ყოველდღიური პლასტმასი, საღებავებიდან დაწყებული, პარკებითა და საკვების შესაფუთი მასალებით დამთავრებული, შევცვალოთ ნაკლები და უფრო ძლიერი მასალებით. სტრანომ დასძინა, რომ მდგრადი განვითარების თვალსაზრისით, ეს ზეძლიერი 2D პოლიმერი სწორი მიმართულებით გადადგმული ნაბიჯია მსოფლიოს პლასტმასისგან გასათავისუფლებლად.
ში ენ კიმი (როგორც მას ჩვეულებრივ კიმს უწოდებენ) მალაიზიაში დაბადებული ფრილანსერი სამეცნიერო მწერალი და „პოპულარული მეცნიერების“ 2022 წლის გაზაფხულის სარედაქციო სტაჟიორია. მას ბევრი ნაწერი აქვს გაკეთებული სხვადასხვა თემებზე, დაწყებული ობობას ქსელის უცნაური გამოყენებიდან — ადამიანების ან თავად ობობების — დამთავრებული კოსმოსში ნაგვის შემგროვებლებით.
Boeing-ის კოსმოსური ხომალდი Starliner ჯერ არ მიუღწევია საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურს, თუმცა ექსპერტები მესამე სატესტო ფრენის განხორციელებასთან დაკავშირებით ოპტიმისტურად არიან განწყობილნი.
ჩვენ ვართ Amazon Services LLC Associates Program-ის მონაწილე, რომელიც წარმოადგენს შვილობილი სარეკლამო პროგრამას, რომელიც შექმნილია იმისთვის, რომ Amazon.com-ზე და შვილობილ საიტებზე ბმულების განთავსებით მოგების მიღების საშუალება მოგვცეს. ამ საიტზე რეგისტრაცია ან გამოყენება ნიშნავს ჩვენი მომსახურების პირობების მიღებას.
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 19 მაისი