Para élmuwan parantos nyiptakeun plastik anu sami sareng baja — kuat tapi henteu beurat. Plastik, anu kadang-kadang disebut ku ahli kimia polimér, nyaéta kelas molekul ranté panjang anu diwangun ku unit-unit pondok anu diulang anu disebut monomer. Teu sapertos polimér sateuacana anu kakuatanana sami, bahan énggal ieu ngan ukur aya dina bentuk mémbran. Éta ogé 50 kali langkung kedap udara tibatan plastik anu paling teu tiasa ditembus di pasar. Aspék penting anu sanés tina polimér ieu nyaéta kesederhanaan sintésisna. Prosésna, anu lumangsung dina suhu kamar, ngan ukur meryogikeun bahan anu murah, sareng polimér tiasa diproduksi sacara massal dina lambaran ageung anu ngan ukur kandel nanometer. Para panaliti ngalaporkeun panemuanana 2 Pebruari dina jurnal Nature.
Bahan anu dimaksud disebut poliamida, jaringan unit molekul amida anu diulir (amida nyaéta gugus kimia nitrogén anu napel kana atom karbon anu kabeungkeut ku oksigén). Polimer sapertos kitu kalebet Kevlar, serat anu dianggo pikeun ngadamel rompi anti peluru, sareng Nomex, lawon tahan seuneu. Sapertos Kevlar, molekul poliamida dina bahan énggal ieu dihubungkeun silih ku beungkeut hidrogén sapanjang ranté na, anu ningkatkeun kakuatan sakabéh bahan.
"Aranjeunna ngahiji kawas Velcro," saur panulis utama Michael Strano, insinyur kimia MIT. Nyobek bahan henteu ngan ukur meryogikeun megatkeun ranté molekul individu, tapi ogé ngungkulan beungkeut hidrogén intermolekul raksasa anu nembus sakabéh bundel polimér.
Salian ti éta, polimér anyar ieu tiasa sacara otomatis ngabentuk serpihan. Ieu ngajantenkeun bahan ieu gampang diolah, sabab tiasa didamel janten pilem ipis atanapi dianggo salaku palapis permukaan pilem ipis. Polimér tradisional condong tumuwuh salaku ranté linier, atanapi sababaraha kali cabang sareng ngait dina tilu diménsi, henteu paduli orientasi. Tapi polimér Strano tumuwuh ku cara anu unik dina 2D pikeun ngabentuk nanosheets.
"Dupi anjeun tiasa ngaagregasi dina lambar kertas? Tétéla, dina kalolobaan kasus, anjeun moal tiasa ngalakukeun éta dugi ka padamelan kami," saur Strano. "Janten, kami mendakan mékanisme énggal." Dina padamelan anu nembe dilakukeun ieu, timna ngungkulan halangan pikeun ngamungkinkeun agregasi dua diménsi ieu.
Alesan poliaramida mibanda struktur planar nyaéta sintésis polimér ngalibatkeun mékanisme anu disebut templating autokatalitik: nalika polimér manjang sareng nempel kana blok wangunan monomer, jaringan polimér anu terus ningkat ngainduksi monomer salajengna pikeun ngan ukur ngahiji dina arah anu leres pikeun nguatkeun gabungan struktur dua diménsi. Para panalungtik nunjukkeun yén aranjeunna tiasa kalayan gampang ngalapis polimér dina larutan kana wafer pikeun nyiptakeun laminasi lébar inci anu kandelna kirang ti 4 nanometer. Éta ampir sajuta ketebalan kertas kantor biasa.
Pikeun ngukur sipat mékanis bahan polimér, para panalungtik ngukur gaya anu diperyogikeun pikeun nyodok liang dina lambaran bahan anu digantung nganggo jarum anu ipis. Poliamida ieu memang langkung kaku tibatan polimér tradisional sapertos nilon, lawon anu dianggo pikeun ngadamel parasut. Anu luar biasa, peryogi dua kali langkung seueur gaya pikeun muka sekrup poliamida super kuat ieu tibatan baja anu ketebalanna sami. Numutkeun Strano, zat ieu tiasa dianggo salaku lapisan pelindung dina permukaan logam, sapertos veneer mobil, atanapi salaku saringan pikeun ngabersihkeun cai. Dina fungsi anu terakhir, mémbran saringan anu idéal kedah ipis tapi cukup kuat pikeun nahan tekanan anu luhur tanpa bocor kontaminan leutik anu ngaganggu kana suplai akhir urang - cocog pisan pikeun bahan poliamida ieu.
Ka hareupna, Strano ngaharepkeun tiasa manjangkeun metode polimérisasi kana polimér anu béda-béda saluareun analog Kevlar ieu. "Polimér aya di sakitar urang," saurna. "Aranjeunna ngalakukeun sagalana." Bayangkeun ngarobah seueur jinis polimér anu béda, bahkan anu éksotik anu tiasa ngalirkeun listrik atanapi cahaya, janten pilem ipis anu tiasa nutupan rupa-rupa permukaan, anjeunna nambihan. "Kusabab mékanisme anyar ieu, panginten jinis polimér anu sanés ayeuna tiasa dianggo," saur Stano.
Dina dunya anu dikurilingan ku plastik, masarakat gaduh alesan pikeun bungah ngeunaan polimér énggal anu sipat mékanisna sanés biasa, saur Strano. Aramid ieu awét pisan, anu hartosna urang tiasa ngagentos plastik sadidinten, ti cet dugi ka kantong dugi ka bungkus tuangeun, ku bahan anu langkung sakedik sareng langkung kuat. Strano nambihan yén tina sudut pandang keberlanjutan, polimér 2D anu super kuat ieu mangrupikeun léngkah anu leres pikeun ngabébaskeun dunya tina plastik.
Shi En Kim (sakumaha anjeunna biasana disebat Kim) nyaéta panulis élmu lepas kalahiran Malaysia sareng magang éditorial Popular Science Spring 2022. Anjeunna parantos nyerat sacara éksténsif ngeunaan rupa-rupa topik, ti mimiti kagunaan anéh sarang lancah—manusa atanapi lancah éta sorangan—dugi ka pangumpul runtah di luar angkasa.
Pesawat ruang angkasa Starliner Boeing tacan nepi ka Stasion Luar Angkasa Internasional, tapi para ahli optimis ngeunaan uji coba penerbangan katilu.
Kami mangrupikeun pamilon dina Program Asosiasi Amazon Services LLC, program iklan afiliasi anu dirancang pikeun nyayogikeun cara pikeun kami kéngingkeun biaya ku cara ngaitkeun ka Amazon.com sareng situs afiliasi. Ngadaptar atanapi nganggo situs ieu mangrupikeun panampi kana Sarat Layanan kami.
Waktos posting: 19 Méi-2022