शास्त्रज्ञांनी स्टीलच्या समतुल्य प्लास्टिक तयार केले आहे - मजबूत पण जड नाही. प्लास्टिक, ज्याला रसायनशास्त्रज्ञ कधीकधी पॉलिमर म्हणतात, हे मोनोमर नावाच्या लहान पुनरावृत्ती युनिट्सपासून बनलेले लांब-साखळी रेणूंचा एक वर्ग आहे. समान शक्तीच्या मागील पॉलिमरच्या विपरीत, नवीन सामग्री फक्त पडदा स्वरूपात येते. बाजारात असलेल्या सर्वात अभेद्य प्लास्टिकपेक्षा ते 50 पट जास्त हवाबंद आहे. या पॉलिमरचा आणखी एक उल्लेखनीय पैलू म्हणजे त्याची संश्लेषणाची साधेपणा. खोलीच्या तपमानावर होणाऱ्या या प्रक्रियेसाठी फक्त स्वस्त सामग्रीची आवश्यकता असते आणि पॉलिमर फक्त नॅनोमीटर जाडी असलेल्या मोठ्या शीटमध्ये मोठ्या प्रमाणात तयार केला जाऊ शकतो. संशोधकांनी त्यांचे निष्कर्ष 2 फेब्रुवारी रोजी नेचर जर्नलमध्ये नोंदवले.
प्रश्नातील पदार्थाला पॉलिमाइड म्हणतात, जो अमाइड आण्विक युनिट्सचा एक थ्रेडेड नेटवर्क आहे (अमाइड्स हे ऑक्सिजन-बंधित कार्बन अणूंशी जोडलेले नायट्रोजन रासायनिक गट आहेत). अशा पॉलिमरमध्ये केव्हलर, बुलेटप्रूफ वेस्ट बनवण्यासाठी वापरला जाणारा फायबर आणि नोमेक्स, अग्निरोधक फॅब्रिक यांचा समावेश आहे. केव्हलरप्रमाणे, नवीन पदार्थातील पॉलिमाइड रेणू त्यांच्या साखळ्यांच्या संपूर्ण लांबीसह हायड्रोजन बंधांद्वारे एकमेकांशी जोडलेले असतात, ज्यामुळे पदार्थाची एकूण ताकद वाढते.
"ते वेल्क्रोसारखे एकत्र चिकटून राहतात," असे एमआयटीचे रासायनिक अभियंता आणि प्रमुख लेखक मायकेल स्ट्रॅनो म्हणाले. पदार्थ फाडण्यासाठी केवळ वैयक्तिक आण्विक साखळ्या तोडणे आवश्यक नाही, तर संपूर्ण पॉलिमर बंडलमध्ये पसरलेल्या महाकाय आंतरआण्विक हायड्रोजन बंधांवर मात करणे देखील आवश्यक आहे.
याव्यतिरिक्त, नवीन पॉलिमर आपोआप फ्लेक्स तयार करू शकतात. यामुळे सामग्रीवर प्रक्रिया करणे सोपे होते, कारण ते पातळ फिल्ममध्ये बनवता येते किंवा पातळ-फिल्म पृष्ठभाग कोटिंग म्हणून वापरले जाऊ शकते. पारंपारिक पॉलिमर रेषीय साखळ्या म्हणून वाढतात किंवा दिशा काहीही असो, तीन आयामांमध्ये वारंवार शाखा आणि दुवा साधतात. परंतु स्ट्रॅनोचे पॉलिमर नॅनोशीट्स तयार करण्यासाठी 2D मध्ये एका अनोख्या पद्धतीने वाढतात.
"तुम्ही कागदाच्या तुकड्यावर एकत्रीकरण करू शकता का? बहुतेक प्रकरणांमध्ये, आमचे काम होईपर्यंत तुम्ही ते करू शकत नाही," स्ट्रॅनो म्हणाले. "तर, आम्हाला एक नवीन यंत्रणा सापडली." या अलीकडील कामात, त्यांच्या टीमने हे द्विमितीय एकत्रीकरण शक्य करण्यासाठी एक अडथळा पार केला.
पॉलीअरामाइड्सची समतल रचना असण्याचे कारण म्हणजे पॉलिमर संश्लेषणात ऑटोकॅटॅलिटिक टेम्पलेटिंग नावाची यंत्रणा असते: पॉलिमर जसजसा लांबतो आणि मोनोमर बिल्डिंग ब्लॉक्सना चिकटतो, तसतसे वाढणारे पॉलिमर नेटवर्क त्यानंतरच्या मोनोमरना द्विमितीय संरचनेचे एकत्रीकरण मजबूत करण्यासाठी योग्य दिशेने एकत्र करण्यास प्रवृत्त करते. संशोधकांनी असे दाखवून दिले की ते 4 नॅनोमीटरपेक्षा कमी जाडीचे इंच-रुंद लॅमिनेट तयार करण्यासाठी वेफर्सवर द्रावणात पॉलिमर सहजपणे कोट करू शकतात. ते नियमित ऑफिस पेपरच्या जाडीच्या जवळजवळ दहा लाखव्या भाग आहे.
पॉलिमर मटेरियलच्या यांत्रिक गुणधर्मांचे मोजमाप करण्यासाठी, संशोधकांनी एका बारीक सुईने निलंबित शीटमध्ये छिद्र पाडण्यासाठी लागणारा बल मोजला. हे पॉलिमाइड पॅराशूट बनवण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या फॅब्रिक नायलॉनसारख्या पारंपारिक पॉलिमरपेक्षा खरोखरच कडक आहे. उल्लेखनीय म्हणजे, या अति-मजबूत पॉलिमाइडला त्याच जाडीच्या स्टीलपेक्षा दुप्पट बल लागते. स्ट्रॅनोच्या मते, हा पदार्थ कार व्हेनियरसारख्या धातूच्या पृष्ठभागावर संरक्षक आवरण म्हणून किंवा पाणी शुद्ध करण्यासाठी फिल्टर म्हणून वापरला जाऊ शकतो. नंतरच्या कार्यात, आदर्श फिल्टर पडदा पातळ असला पाहिजे परंतु आपल्या अंतिम पुरवठ्यात लहान, त्रासदायक दूषित घटक गळती न करता उच्च दाबांना तोंड देण्यासाठी पुरेसा मजबूत असावा - या पॉलिमाइड मटेरियलसाठी एक परिपूर्ण फिट.
भविष्यात, स्ट्रॅनोला या केवलर अॅनालॉगच्या पलीकडे वेगवेगळ्या पॉलिमरपर्यंत पॉलिमरायझेशन पद्धत वाढवण्याची आशा आहे. "पॉलिमर आपल्याभोवती असतात," तो म्हणाला. "ते सर्वकाही करतात." कल्पना करा की अनेक वेगवेगळ्या प्रकारचे पॉलिमर, अगदी वीज किंवा प्रकाश वाहून नेणारे विदेशी पॉलिमर देखील, विविध पृष्ठभागांना व्यापू शकणार्या पातळ थरांमध्ये रूपांतरित करा, असे तो पुढे म्हणतो. "या नवीन यंत्रणेमुळे, कदाचित आता इतर प्रकारचे पॉलिमर वापरले जाऊ शकतात," स्टॅनो म्हणाले.
प्लास्टिकने वेढलेल्या जगात, समाजाला आणखी एका नवीन पॉलिमरबद्दल उत्साहित होण्याचे कारण आहे ज्याचे यांत्रिक गुणधर्म सामान्य आहेत, असे स्ट्रॅनो म्हणाले. हे अॅरामिड अत्यंत टिकाऊ आहे, याचा अर्थ आपण दररोज वापरल्या जाणाऱ्या प्लास्टिकची जागा कमी आणि मजबूत सामग्रीने घेऊ शकतो. स्ट्रॅनो पुढे म्हणाले की, शाश्वततेच्या दृष्टिकोनातून, हे अति-मजबूत 2D पॉलिमर जगाला प्लास्टिकपासून मुक्त करण्यासाठी योग्य दिशेने एक पाऊल आहे.
शी एन किम (ज्याला सहसा किम म्हणतात) ही मलेशियन वंशाची स्वतंत्र विज्ञान लेखिका आणि पॉप्युलर सायन्स स्प्रिंग २०२२ ची संपादकीय इंटर्न आहे. तिने कोळीच्या जाळ्यांच्या विचित्र वापरापासून - मानव किंवा स्वतः कोळी - बाह्य अवकाशातील कचरा गोळा करणाऱ्यांपर्यंतच्या विषयांवर विस्तृतपणे लिहिले आहे.
बोईंगचे स्टारलाइनर अंतराळयान अद्याप आंतरराष्ट्रीय अंतराळ स्थानकावर पोहोचलेले नाही, परंतु तज्ञ तिसऱ्या चाचणी उड्डाणाबद्दल आशावादी आहेत.
आम्ही Amazon Services LLC असोसिएट्स प्रोग्राममध्ये सहभागी आहोत, जो एक संलग्न जाहिरात कार्यक्रम आहे जो Amazon.com आणि संलग्न साइट्सशी लिंक करून आम्हाला शुल्क कमविण्याचा मार्ग प्रदान करण्यासाठी डिझाइन केलेला आहे. या साइटची नोंदणी करणे किंवा वापरणे म्हणजे आमच्या सेवा अटींची स्वीकृती होय.
पोस्ट वेळ: मे-१९-२०२२