Ғалымдар болатқа баламалы пластик жасады - берік, бірақ ауыр емес. Химиктер кейде полимерлер деп атайтын пластиктер - мономерлер деп аталатын қысқа қайталанатын бірліктерден тұратын ұзын тізбекті молекулалар класы. Сол беріктіктегі бұрынғы полимерлерден айырмашылығы, жаңа материал тек мембрана түрінде келеді. Ол сондай-ақ нарықтағы ең өткізбейтін пластикке қарағанда 50 есе ауа өткізбейді. Бұл полимердің тағы бір назар аударарлық аспектісі - синтездің қарапайымдылығы. Бөлме температурасында жүретін процесс тек арзан материалдарды қажет етеді, ал полимерді қалыңдығы тек нанометр болатын үлкен парақтарда жаппай өндіруге болады. Зерттеушілер өз зерттеулерінің нәтижелерін 2 ақпанда Nature журналында жариялады.
Қарастырылып отырған материал полиамид деп аталады, амид молекулалық бірліктерінің бұрандалы желісі (амидтер - оттегімен байланысқан көміртек атомдарына бекітілген азот химиялық топтары). Мұндай полимерлерге оқ өткізбейтін жилет жасау үшін қолданылатын талшық - Кевлар және отқа төзімді мата - Nomex жатады. Кевлар сияқты, жаңа материалдағы полиамид молекулалары бір-бірімен тізбектерінің бүкіл ұзындығы бойымен сутектік байланыстар арқылы байланысқан, бұл материалдың жалпы беріктігін арттырады.
«Олар бір-біріне жабысқақ липучка сияқты жабысады», - дейді MIT химиялық инженері, жетекші автор Майкл Страно. Материалдарды жырту үшін тек жеке молекулалық тізбектерді үзу ғана емес, сонымен қатар бүкіл полимер шоғырына енетін алып молекулааралық сутектік байланыстарды жеңу қажет.
Сонымен қатар, жаңа полимерлер автоматты түрде қабыршақ түзе алады. Бұл материалды өңдеуді жеңілдетеді, себебі оны жұқа қабықшаларға айналдыруға немесе жұқа қабықшалы беткі жабын ретінде пайдалануға болады. Дәстүрлі полимерлер бағдарына қарамастан, сызықтық тізбектер түрінде өсуге немесе үш өлшемде бірнеше рет тармақталып, байланыс жасауға бейім. Бірақ Strano полимерлері наноқабақтар түзу үшін 2D форматында ерекше түрде өседі.
«Қағазға жинақтай аласыз ба? Көп жағдайда біздің жұмысымыз аяқталмайынша, сіз мұны істей алмайсыз», - деді Страно. «Сонымен, біз жаңа механизм таптық». Жақында жұмыс істеген бұл жұмыста оның командасы екі өлшемді жинақтауды мүмкін ету үшін кедергіні жеңді.
Полиарамидтердің жазық құрылымды болуының себебі - полимер синтезі автокаталитикалық шаблондау деп аталатын механизмді қамтиды: полимер ұзарып, мономер құрылыс блоктарына жабысқан сайын, өсіп келе жатқан полимер желісі кейінгі мономерлерді екі өлшемді құрылымның бірігуін нығайту үшін тек дұрыс бағытта біріктіруге итермелейді. Зерттеушілер ерітіндідегі полимерді пластиналарға оңай жағып, қалыңдығы 4 нанометрден аз дюймдік ламинаттарды жасай алатынын көрсетті. Бұл кәдімгі кеңсе қағазының қалыңдығының миллионнан бір бөлігіне жуық.
Полимер материалының механикалық қасиеттерін сандық бағалау үшін зерттеушілер аспалы материал парағына жіңішке инемен тесіктер жасау үшін қажетті күшті өлшеді. Бұл полиамид парашют жасау үшін қолданылатын нейлон сияқты дәстүрлі полимерлерге қарағанда шынымен де қаттырақ. Таңқаларлығы, бұл аса берік полиамидті бұрап алу үшін бірдей қалыңдықтағы болатқа қарағанда екі есе көп күш қажет. Strano компаниясының айтуынша, бұл затты автомобиль қаптамалары сияқты металл беттерге қорғаныс жабыны ретінде немесе суды тазартуға арналған сүзгі ретінде пайдалануға болады. Соңғы функцияда идеалды сүзгі мембранасы жұқа, бірақ ұсақ, зиянды ластаушы заттарды соңғы қорымызға ағызбай жоғары қысымға төтеп бере алатындай берік болуы керек - бұл полиамид материалына өте қолайлы.
Болашақта Страно полимерлеу әдісін осы Кевлар аналогынан тыс басқа полимерлерге кеңейтуге үміттенеді. «Полимерлер біздің айналамызда», - деді ол. «Олар бәрін жасайды». Ол көптеген әртүрлі полимерлерді, тіпті электр тогын немесе жарықты өткізе алатын экзотикалық полимерлерді де әртүрлі беттерді жабатын жұқа қабықшаларға айналдыруды елестетіп көріңізші, - деп қосты ол. «Осы жаңа механизмнің арқасында енді басқа полимер түрлерін де қолдануға болады», - деді Стано.
Страноның айтуынша, пластикпен қоршалған әлемде қоғамның механикалық қасиеттері қарапайым емес тағы бір жаңа полимерге қуануына негіз бар. Бұл арамид өте берік, бұл бояулардан бастап пакеттерге және тамақ қаптамаларына дейінгі күнделікті қолданылатын пластиктерді аз және берік материалдармен алмастыра алатынымызды білдіреді. Страно тұрақтылық тұрғысынан алғанда, бұл аса берік 2D полимер әлемді пластиктен азат ету үшін дұрыс бағыттағы қадам екенін қосты.
Ши Эн Ким (әдетте оны Ким деп атайды) - Малайзияда туған штаттан тыс ғылыми жазушы және Popular Science Spring 2022 басылымының редакторлық тағылымдамасынан өткен маман. Ол өрмекші торларын - адамдар немесе өрмекшілердің өздерін - ерекше пайдаланудан бастап ғарыштағы қоқыс жинаушыларға дейінгі тақырыптар бойынша көп жазды.
Boeing компаниясының Starliner ғарыш кемесі әлі Халықаралық ғарыш станциясына жеткен жоқ, бірақ сарапшылар үшінші сынақ ұшуына оптимистік көзқараспен қарайды.
Біз Amazon Services LLC серіктестік бағдарламасына қатысушымыз, бұл бізге Amazon.com және оның серіктес сайттарына сілтеме жасау арқылы ақы алу мүмкіндігін ұсынуға арналған серіктестік жарнама бағдарламасы. Бұл сайтты тіркеу немесе пайдалану біздің Қызмет көрсету шарттарын қабылдауды білдіреді.
Жарияланған уақыты: 19 мамыр 2022 ж.