Окумуштуулар болотко барабар пластикти жаратышты — бекем, бирок оор эмес. Химиктер кээде полимерлер деп атаган пластиктер — мономер деп аталган кыска кайталануучу бирдиктерден турган узун чынжырлуу молекулалардын классы. Ошол эле бекемдиктеги мурунку полимерлерден айырмаланып, жаңы материал мембрана түрүндө гана келет. Ал ошондой эле рыноктогу эң өткөрбөгөн пластикке караганда 50 эсе герметикалык. Бул полимердин дагы бир көрүнүктүү жагы - синтездин жөнөкөйлүгү. Бөлмө температурасында жүрүүчү процесс арзан материалдарды гана талап кылат жана полимерди калыңдыгы нанометр болгон чоң барактарда массалык түрдө өндүрүүгө болот. Изилдөөчүлөр өз ачылыштарын 2-февралда Nature журналында жарыялашты.
Каралып жаткан материал полиамид деп аталат, бул амид молекулярдык бирдиктеринин жиптүү тармагы (амиддер - кычкылтек менен байланышкан көмүртек атомдоруна туташкан азот химиялык топтору). Мындай полимерлерге ок өткөрбөс жилет жасоодо колдонулган була болгон кевлар жана отко чыдамдуу кездеме болгон Nomex кирет. Кевлар сыяктуу эле, жаңы материалдагы полиамид молекулалары чынжырларынын бүт узундугу боюнча бири-бири менен суутек байланыштары аркылуу байланышкан, бул материалдын жалпы бекемдигин жогорулатат.
«Алар бири-бирине липучка сыяктуу жабышып калышат», - дейт изилдөөнүн башкы автору, MIT химиялык инженери Майкл Страно. Материалдарды айрып алуу үчүн жеке молекулярдык чынжырларды үзүү гана эмес, ошондой эле бүтүндөй полимер боолоруна сиңип кеткен молекулалар аралык ири суутек байланыштарын жеңүү да талап кылынат.
Мындан тышкары, жаңы полимерлер автоматтык түрдө кабырчыктарды пайда кыла алат. Бул материалды иштетүүнү жеңилдетет, анткени аны жука пленкаларга айландырууга же жука пленкалуу беттик каптоо катары колдонууга болот. Салттуу полимерлер багытына карабастан, сызыктуу чынжыр катары өсүүгө же үч өлчөмдө бир нече жолу бутактанып, байланыш түзүүгө жакын. Бирок Strano полимерлери нанобличкаларды түзүү үчүн 2D форматында өзгөчө жол менен өсөт.
«Кагазга чогулта аласызбы? Көрсө, көпчүлүк учурларда биздин ишибиз бүтмөйүнчө, муну жасай албайсыз экен», - деди Страно. «Ошентип, биз жаңы механизм таптык». Жакында эле анын командасы бул эки өлчөмдүү чогултууну мүмкүн кылуу үчүн тоскоолдукту жеңип чыгышты.
Полиарамиддердин тегиз түзүлүшкө ээ болушунун себеби, полимер синтези автокаталитикалык шаблондоо деп аталган механизмди камтыйт: полимер узарып, мономердин курулуш блокторуна жабышкан сайын, өсүп жаткан полимер тармагы кийинки мономерлерди эки өлчөмдүү түзүлүштүн бирикмесин бекемдөө үчүн туура багытта гана биригүүгө түртөт. Изилдөөчүлөр эритмедеги полимерди пластиналардын үстүнө оңой эле каптап, калыңдыгы 4 нанометрден аз дюймдук ламинаттарды түзө аларын көрсөтүштү. Бул кадимки кеңсе кагазынын калыңдыгынан дээрлик миллиондон бир бөлүгү.
Полимер материалынын механикалык касиеттерин сандык жактан аныктоо үчүн, изилдөөчүлөр асма материалдын барагына ичке ийне менен тешиктерди жасоо үчүн талап кылынган күчтү өлчөштү. Бул полиамид парашют жасоодо колдонулган кездеме болгон нейлон сыяктуу салттуу полимерлерге караганда чындыгында катуураак. Белгилей кетчү нерсе, бул өтө бекем полиамидди бурап чыгаруу үчүн ошол эле калыңдыктагы болотко караганда эки эсе көп күч талап кылынат. Страно боюнча, бул затты унаалардын каптамалары сыяктуу металл беттеринде коргоочу каптоо же сууну тазалоо үчүн чыпка катары колдонсо болот. Акыркы функцияда идеалдуу чыпка мембранасы жука, бирок кичинекей, жагымсыз булгоочу заттарды акыркы булагыбызга агып кетпестен жогорку басымга туруштук бере тургандай бекем болушу керек - бул полиамид материалы үчүн эң сонун туура келет.
Келечекте Страно полимерлөө ыкмасын бул Кевлар аналогунан тышкары башка полимерлерге жайылтууну үмүттөнөт. "Полимерлер биздин айланабызда", - деди ал. "Алар баарын жасашат". Ал кошумчалагандай, электр тогун же жарыкты өткөрө алган экзотикалык полимерлердин да көптөгөн түрлөрүн ар кандай беттерди жаап турган жука пленкаларга айландырууну элестетип көрүңүз. "Бул жаңы механизмдин аркасында, балким, эми башка полимер түрлөрүн да колдонсо болот", - деди Стано.
Страно айткандай, пластмассалар менен курчалган дүйнөдө коомдун механикалык касиеттери кадимкиден айырмаланган дагы бир жаңы полимерге кубанууга негизи бар. Бул арамид өтө бышык, демек, биз күнүмдүк колдонулуучу пластмассаларды, боёктордон баштап баштыктарга жана тамак-аш таңгактарына чейин, азыраак жана бекем материалдар менен алмаштыра алабыз. Страно туруктуулук көз карашынан алганда, бул өтө күчтүү 2D полимер дүйнөнү пластмассадан арылуу үчүн туура багыттагы кадам экенин кошумчалады.
Ши Эн Ким (адатта аны Ким деп аташат) - Малайзияда туулган штаттан тышкаркы илимий жазуучу жана "Popular Science Spring 2022" журналынын редактордук стажеру. Ал жөргөмүш желелерин – адамдардын же жөргөмүштөрдүн өздөрүн – кызыктай колдонуудан баштап, космостогу таштанды чогултуучуларга чейинки темалар боюнча көп жазган.
Boeing компаниясынын Starliner космос кемеси Эл аралык космос станциясына жете элек, бирок эксперттер үчүнчү сыноо учуусуна оптимисттик көз карашта.
Биз Amazon Services LLC Associates программасынын катышуучусубуз, бул бизге Amazon.com жана ага тиешелүү сайттарга шилтеме берүү менен акы алуу мүмкүнчүлүгүн камсыз кылуу үчүн иштелип чыккан өнөктөштүк жарнама программасы. Бул сайтты каттоо же колдонуу биздин Тейлөө шарттарын кабыл алгандыкты билдирет.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 19-майы