Shkencëtarët kanë krijuar plastikë ekuivalente me çelikun - të fortë, por jo të rëndë. Plastikat, të cilat kimistët ndonjëherë i quajnë polimere, janë një klasë molekulash me zinxhir të gjatë të përbëra nga njësi të shkurtra përsëritëse të quajtura monomere. Ndryshe nga polimerët e mëparshëm me të njëjtën forcë, materiali i ri vjen vetëm në formë membrane. Është gjithashtu 50 herë më hermetik se plastika më e papërshkueshme nga uji në treg. Një aspekt tjetër i dukshëm i këtij polimeri është thjeshtësia e sintezës së tij. Procesi, i cili zhvillohet në temperaturën e dhomës, kërkon vetëm materiale të lira, dhe polimeri mund të prodhohet në masë në fletë të mëdha që janë vetëm nanometra të trasha. Studiuesit raportojnë gjetjet e tyre më 2 shkurt në revistën Nature.
Materiali në fjalë quhet poliamid, një rrjet i filetuar i njësive molekulare të amidit (amidet janë grupe kimike të azotit të bashkangjitura në atomet e karbonit të lidhura me oksigjen). Polimere të tilla përfshijnë Kevlarin, një fibër që përdoret për të bërë jelekë antiplumb, dhe Nomex-in, një pëlhurë rezistente ndaj zjarrit. Ashtu si Kevlari, molekulat e poliamidit në materialin e ri janë të lidhura me njëra-tjetrën nga lidhje hidrogjeni përgjatë gjithë gjatësisë së zinxhirëve të tyre, gjë që rrit forcën e përgjithshme të materialit.
“Ato ngjiten së bashku si Velcro”, tha autori kryesor Michael Strano, një inxhinier kimik në MIT. Shkëputja e materialeve kërkon jo vetëm thyerjen e zinxhirëve molekularë individualë, por edhe kapërcimin e lidhjeve gjigante ndërmolekulare të hidrogjenit që përshkojnë të gjithë tufën e polimerit.
Përveç kësaj, polimerët e rinj mund të formojnë automatikisht shtresa. Kjo e bën materialin të lehtë për t’u përpunuar, pasi mund të shndërrohet në filma të hollë ose të përdoret si një shtresë sipërfaqësore me film të hollë. Polimerët tradicionalë kanë tendencë të rriten si zinxhirë linearë, ose të degëzohen dhe lidhen në mënyrë të përsëritur në tre dimensione, pavarësisht orientimit. Por polimerët e Stranos rriten në një mënyrë unike në 2D për të formuar nanofletë.
«A mund të grumbullosh në një copë letër? Rezulton se, në shumicën e rasteve, nuk mund ta bësh deri në përfundim të punës sonë», tha Strano. «Pra, gjetëm një mekanizëm të ri». Në këtë punë të kohëve të fundit, ekipi i tij kapërceu një pengesë për ta bërë të mundur këtë grumbullim dy-dimensional.
Arsyeja pse poliaramidet kanë një strukturë planare është se sinteza e polimerit përfshin një mekanizëm të quajtur modelim autokatalitik: ndërsa polimeri zgjatet dhe ngjitet në blloqet ndërtuese të monomerit, rrjeti polimerik në rritje nxit monomerët pasues të kombinohen vetëm në drejtimin e duhur për të forcuar bashkimin e strukturës dy-dimensionale. Studiuesit demonstruan se ata mund ta veshin lehtësisht polimerin në tretësirë mbi pllaka për të krijuar laminate me gjerësi inçi me trashësi më të vogël se 4 nanometra. Kjo është pothuajse një e milionta e trashësisë së letrës së rregullt të zyrës.
Për të përcaktuar vetitë mekanike të materialit polimer, studiuesit matën forcën e nevojshme për të shpuar vrima në një fletë të varur materiali me një gjilpërë të hollë. Ky poliamid është me të vërtetë më i fortë se polimerët tradicionalë si najloni, pëlhura e përdorur për të bërë parashuta. Çuditërisht, duhet dy herë më shumë forcë për të hequr këtë poliamid super të fortë sesa çeliku me të njëjtën trashësi. Sipas Stranos, substanca mund të përdoret si një shtresë mbrojtëse në sipërfaqet metalike, siç janë rimeso makinash, ose si një filtër për të pastruar ujin. Në funksionin e fundit, membrana ideale e filtrit duhet të jetë e hollë, por mjaft e fortë për t'i bërë ballë presioneve të larta pa rrjedhur ndotës të vegjël dhe të bezdisshëm në furnizimin tonë përfundimtar - një përshtatje e përsosur për këtë material poliamidi.
Në të ardhmen, Strano shpreson ta zgjerojë metodën e polimerizimit në polimere të ndryshme përtej këtij analogu të Kevlarit. “Polimerët janë kudo përreth nesh”, tha ai. “Ata bëjnë gjithçka.” Imagjinoni të shndërroni shumë lloje të ndryshme polimerësh, madje edhe ato ekzotike që mund të përçojnë energji elektrike ose dritë, në filma të hollë që mund të mbulojnë një sërë sipërfaqesh, shton ai. “Për shkak të këtij mekanizmi të ri, ndoshta tani mund të përdoren lloje të tjera polimerësh”, tha Stano.
Në një botë të rrethuar nga plastika, shoqëria ka arsye të jetë e entuziazmuar për një polimer tjetër të ri, vetitë mekanike të të cilit janë gjithçka tjetër përveçse të zakonshme, tha Strano. Ky aramid është jashtëzakonisht i qëndrueshëm, që do të thotë se ne mund të zëvendësojmë plastikat e përditshme, nga bojërat te qeset e deri te paketimi i ushqimit, me materiale më pak dhe më të forta. Strano shtoi se nga pikëpamja e qëndrueshmërisë, ky polimer super i fortë 2D është një hap në drejtimin e duhur për të çliruar botën nga plastika.
Shi En Kim (siç quhet zakonisht Kim) është një shkrimtare shkencore e pavarur e lindur në Malajzi dhe praktikante editoriale e revistës Popular Science Pranvera 2022. Ajo ka shkruar gjerësisht mbi tema që variojnë nga përdorimet e çuditshme të rrjetave të merimangave - njerëzit ose vetë merimangat - deri te mbledhësit e mbeturinave në hapësirën kozmike.
Anija kozmike Starliner e Boeing-ut ende nuk ka arritur në Stacionin Ndërkombëtar Hapësinor, por ekspertët janë optimistë për një fluturim të tretë provë.
Ne jemi pjesëmarrës në Programin e Partnerëve të Amazon Services LLC, një program reklamimi i degëve i projektuar për të na ofruar një mënyrë për të fituar tarifa duke u lidhur me Amazon.com dhe faqet e lidhura. Regjistrimi ose përdorimi i kësaj faqeje përbën pranim të Kushteve tona të Shërbimit.
Koha e postimit: 19 maj 2022