Научници су створили пластику еквивалентну челику — чврсту, али не и тешку. Пластика, коју хемичари понекад називају полимерима, је класа молекула дугог ланца састављених од кратких понављајућих јединица названих мономери. За разлику од претходних полимера исте чврстоће, нови материјал долази само у мембранском облику. Такође је 50 пута херметичкији од најнепропусније пластике на тржишту. Још један значајан аспект овог полимера је његова једноставност синтезе. Процес, који се одвија на собној температури, захтева само јефтине материјале, а полимер се може масовно производити у великим плочама дебљине само нанометара. Истраживачи извештавају о својим налазима 2. фебруара у часопису Nature.
Материјал о коме је реч назива се полиамид, мрежа амидних молекуларних јединица са нитима (амиди су хемијске групе азота везане за атоме угљеника везане кисеоником). Такви полимери укључују кевлар, влакно које се користи за израду панцира, и номекс, ватроотпорну тканину. Као и кевлар, молекули полиамида у новом материјалу су међусобно повезани водоничним везама дуж целе дужине својих ланаца, што побољшава укупну чврстоћу материјала.
„Држе се заједно као чичак“, рекао је главни аутор Мајкл Страно, хемијски инжењер са МИТ-а. Цепање материјала захтева не само прекидање појединачних молекуларних ланаца, већ и превазилажење огромних интермолекуларних водоничних веза које прожимају цео полимерни сноп.
Поред тога, нови полимери могу аутоматски да формирају пахуљице. Ово чини материјал лаким за обраду, јер се може претворити у танке филмове или користити као танкослојни површински премаз. Традиционални полимери имају тенденцију да расту као линеарни ланци или се више пута гранају и повезују у три димензије, без обзира на оријентацију. Али Странови полимери расту на јединствен начин у 2Д и формирају нанолистове.
„Можете ли агрегирати на папиру? Испоставило се да у већини случајева то не можете учинити док не завршимо наш рад“, рекао је Страно. „Дакле, пронашли смо нови механизам.“ У овом недавном раду, његов тим је превазишао препреку како би омогућио ову дводимензионалну агрегацију.
Разлог зашто полиарамиди имају планарну структуру је тај што синтеза полимера укључује механизам који се назива аутокаталитичко шаблонирање: како се полимер издужује и лепи за градивне блокове мономера, растућа полимерна мрежа индукује наредне мономере да се комбинују само у правом смеру како би ојачали сједињење дводимензионалне структуре. Истраживачи су показали да могу лако да премажу полимер у раствору на плочице како би створили ламинати ширине једног инча, дебљине мање од 4 нанометара. То је скоро милионити део дебљине обичног канцеларијског папира.
Да би квантификовали механичка својства полимерног материјала, истраживачи су измерили силу потребну за пробијање рупа у окаченом слоју материјала фином иглом. Овај полиамид је заиста чвршћи од традиционалних полимера попут најлона, тканине која се користи за израду падобрана. Занимљиво је да је потребна двоструко већа сила да се одврне овај супер јаки полиамид него челик исте дебљине. Према Страну, супстанца се може користити као заштитни премаз на металним површинама, као што су аутомобилски фурнири, или као филтер за пречишћавање воде. У овој другој функцији, идеална мембрана филтера мора бити танка, али довољно јака да издржи високе притиске без цурења малих, штетних загађивача у наш коначни извор – савршено решење за овај полиамидни материјал.
У будућности, Страно се нада да ће проширити метод полимеризације на различите полимере изван овог кевларског аналога. „Полимери су свуда око нас“, рекао је. „Они раде све.“ Замислите да многе различите врсте полимера, чак и егзотичне који могу да проводе струју или светлост, претворите у танке филмове који могу да покрију различите површине, додаје он. „Због овог новог механизма, можда се сада могу користити и друге врсте полимера“, рекао је Стано.
У свету окруженом пластиком, друштво има разлога да буде узбуђено због још једног новог полимера чија су механичка својства све само не обична, рекао је Страно. Овај арамид је изузетно издржљив, што значи да можемо заменити свакодневну пластику, од боја до кеса и амбалаже за храну, са мање материјала и јачим. Страно је додао да је са становишта одрживости овај супер јаки 2Д полимер корак у правом смеру ка ослобађању света од пластике.
Ши Ен Ким (како је обично зову Ким) је слободна научна ауторка рођена у Малезији и уредничка приправница часописа „Popular Science“ за пролеће 2022. године. Писала је опширно о темама које се крећу од необичне употребе паучине – људи или самих паука – до сакупљача смећа у свемиру.
Боингова летелица Старлајнер још увек није стигла до Међународне свемирске станице, али стручњаци су оптимистични у погледу трећег пробног лета.
Учесници смо у Amazon Services LLC Associates програму, партнерском рекламном програму осмишљеном да нам омогући зараду повезивањем ка Amazon.com и повезаним сајтовима. Регистрација или коришћење овог сајта представља прихватање наших Услова коришћења услуге.
Време објаве: 19. мај 2022.