Научниците создадоа пластика еквивалентна на челик - цврста, но не и тешка. Пластиката, која хемичарите понекогаш ја нарекуваат полимери, е класа на молекули со долг синџир составени од кратки повторувачки единици наречени мономери. За разлика од претходните полимери со иста јачина, новиот материјал се појавува само во мембранска форма. Исто така, тој е 50 пати похерметички затворен од најнепропустливата пластика на пазарот. Друг значаен аспект на овој полимер е неговата едноставност на синтеза. Процесот, кој се одвива на собна температура, бара само евтини материјали, а полимерот може да се произведува масовно во големи листови со дебелина од само нанометри. Истражувачите ги објавуваат своите наоди на 2 февруари во списанието „Nature“.
Предметниот материјал се нарекува полиамид, навојна мрежа од амидни молекуларни единици (амидите се азотни хемиски групи прикачени на кислородно поврзани јаглеродни атоми). Таквите полимери вклучуваат кевлар, влакно што се користи за производство на панцири, и Номекс, ткаенина отпорна на оган. Како и кевларот, молекулите на полиамид во новиот материјал се поврзани едни со други со водородни врски по целата должина на нивните синџири, што ја зголемува целокупната цврстина на материјалот.
„Тие се лепат заедно како лепенка“, рече водечкиот автор Мајкл Страно, хемиски инженер од МИТ. Кинењето на материјалите бара не само кршење на поединечните молекуларни синџири, туку и надминување на гигантските меѓумолекуларни водородни врски што продираат низ целиот полимерен сноп.
Покрај тоа, новите полимери можат автоматски да формираат снегулки. Ова го прави материјалот лесен за обработка, бидејќи може да се направи во тенки филмови или да се користи како површински премаз со тенок филм. Традиционалните полимери имаат тенденција да растат како линеарни синџири или постојано да се разгрануваат и поврзуваат во три димензии, без оглед на ориентацијата. Но, полимерите на Страно растат на уникатен начин во 2D за да формираат нанолистови.
„Можете ли да агрегирате на парче хартија? Излегува дека во повеќето случаи не можете да го направите тоа сè додека не заврши нашата работа“, рече Страно. „Значи, пронајдовме нов механизам.“ Во оваа неодамнешна работа, неговиот тим надмина пречка за да ја овозможи оваа дводимензионална агрегација.
Причината зошто полиарамидите имаат рамна структура е тоа што синтезата на полимери вклучува механизам наречен автокаталитичко шаблонирање: како што полимерот се издолжува и се лепи за градежните блокови на мономерот, растечката полимерна мрежа ги поттикнува последователните мономери да се комбинираат само во вистинската насока за да го зајакнат соединувањето на дводимензионалната структура. Истражувачите покажаа дека лесно можат да го премачкаат полимерот во раствор врз плочки за да создадат ламинати со ширина од еден инч и дебелина помала од 4 нанометри. Тоа е речиси еден милионити дел од дебелината на обичната канцелариска хартија.
За да ги квантифицираат механичките својства на полимерниот материјал, истражувачите ја измериле силата потребна за да се направат дупки во суспендиран лист материјал со тенка игла. Овој полиамид е навистина поцврст од традиционалните полимери како најлон, ткаенината што се користи за изработка на падобрани. Забележително е што е потребна двојно поголема сила за да се одврти овој супер силен полиамид отколку челикот со иста дебелина. Според Страно, супстанцијата може да се користи како заштитен слој на метални површини, како што се фурнири на автомобили, или како филтер за прочистување на вода. Во втората функција, идеалната филтер мембрана треба да биде тенка, но доволно силна за да издржи висок притисок без да истекува мали, штетни загадувачи во нашето конечно снабдување - совршено одговара за овој полиамиден материјал.
Во иднина, Страно се надева дека ќе го прошири методот на полимеризација на различни полимери надвор од овој кевлар аналог. „Полимерите се насекаде околу нас“, рече тој. „Тие прават сè.“ Замислете претворање на многу различни видови полимери, дури и егзотични што можат да спроведуваат електрична енергија или светлина, во тенки филмови што можат да покријат различни површини, додава тој. „Поради овој нов механизам, можеби сега можат да се користат и други видови полимери“, рече Стано.
Во свет опкружен со пластика, општеството има причина да биде возбудено за уште еден нов полимер чии механички својства се сè друго освен обични, рече Страно. Овој арамид е исклучително издржлив, што значи дека можеме да ја замениме секојдневната пластика, од бои до кеси до пакување храна, со помалку и посилни материјали. Страно додаде дека од гледна точка на одржливост, овој супер силен 2D полимер е чекор во вистинската насока за ослободување на светот од пластика.
Ши Ен Ким (како што обично ја нарекуваат Ким) е хонорарна писателка за наука родена во Малезија и уредничка практикантка во „Популарна наука“ за пролет 2022 година. Таа пишувала опширно на теми кои се движат од необичните употреби на пајажините - луѓето или самите пајаци - до собирачите на ѓубре во вселената.
Вселенскиот брод „Старлајнер“ на „Боинг“ сè уште не стигнал до Меѓународната вселенска станица, но експертите се оптимисти во врска со трет пробен лет.
Ние сме учесник во Програмата за соработници на Amazon Services LLC, програма за придружно рекламирање дизајнирана да ни обезбеди начин да заработуваме такси преку поврзување со Amazon.com и придружните страници. Регистрирањето или користењето на оваа страница претставува прифаќање на нашите Услови за користење.
Време на објавување: 19 мај 2022 година