Олимон пластики муодили пӯлодро офаридаанд - мустаҳкам, вале на вазнин. Пластик, ки химикҳо баъзан онҳоро полимерҳо меноманд, як синфи молекулаҳои занҷири дароз мебошанд, ки аз воҳидҳои кӯтоҳи такроршаванда иборатанд, ки мономерҳо номида мешаванд. Бар хилофи полимерҳои қаблии ҳамон қувват, маводи нав танҳо дар шакли мембрана меояд. Он инчунин 50 маротиба ҳавоногузартар аз пластики аз ҳама ногузар дар бозор аст. Ҷанбаи дигари назарраси ин полимер соддагии синтези он аст. Раванд, ки дар ҳарорати хонагӣ сурат мегирад, танҳо маводҳои арзонро талаб мекунад ва полимерро метавон ба таври оммавӣ дар варақаҳои калон, ки танҳо нанометр ғафсӣ доранд, истеҳсол кард. Муҳаққиқон кашфиёти худро 2 феврал дар маҷаллаи Nature гузориш доданд.
Маводи мавриди назар полиамид номида мешавад, ки шабакаи риштадори воҳидҳои молекулавии амид аст (амидҳо гурӯҳҳои кимиёвии нитроген мебошанд, ки ба атомҳои карбонии бо оксиген пайвастшуда пайваст карда шудаанд). Чунин полимерҳо кевлар, нахи истифодашаванда барои истеҳсоли нимтанаҳои тирногузар ва Nomex, матои оташногузарро дар бар мегиранд. Мисли кевлар, молекулаҳои полиамид дар маводи нав тавассути пайвандҳои гидрогенӣ дар тамоми дарозии занҷирҳои худ бо ҳамдигар пайваст мешаванд, ки ин қувваи умумии маводро афзоиш медиҳад.
«Онҳо мисли Velcro ба ҳам часпидаанд», - гуфт муаллифи пешбари таҳқиқот Майкл Страно, муҳандиси кимиёвии MIT. Кашидан аз маводҳо на танҳо шикастани занҷирҳои молекулавии алоҳида, балки бартараф кардани пайвандҳои бузурги байнимолекулавии гидрогениро, ки тамоми бастаи полимерро фаро мегиранд, низ талаб мекунад.
Илова бар ин, полимерҳои нав метавонанд ба таври худкор пораҳо ташкил кунанд. Ин коркарди маводро осон мекунад, зеро онро метавон ба плёнкаҳои тунук табдил дод ё ҳамчун рӯйпӯши рӯи плёнкаи тунук истифода бурд. Полимерҳои анъанавӣ майл доранд, ки ҳамчун занҷирҳои хаттӣ афзоиш ё пайваста шохабанд ва пайванд шаванд, новобаста аз самт. Аммо полимерҳои Strano дар 2D ба таври беназир мерӯянд, то нановарақҳоро ташкил диҳанд.
«Шумо метавонед дар як пора коғаз ҷамъ кунед? Маълум мешавад, ки дар аксари мавридҳо шумо наметавонед ин корро то кори мо анҷом диҳед», - гуфт Страно. «Пас, мо механизми наверо пайдо кардем». Дар ин кори ахир, дастаи ӯ монеаро паси сар кард, то ин ҷамъшавии дученака имконпазир гардад.
Сабаби сохтори ҳамвор доштани полиарамидҳо дар он аст, ки синтези полимер механизмеро дар бар мегирад, ки қолаббандии автокаталитикӣ номида мешавад: вақте ки полимер дароз мешавад ва ба блокҳои сохтмонии мономер часпида мешавад, шабакаи афзояндаи полимер мономерҳои минбаъдаро водор мекунад, ки танҳо дар самти дуруст якҷоя шаванд, то иттиҳоди сохтори дученака тақвият дода шавад. Муҳаққиқон нишон доданд, ки онҳо метавонанд ба осонӣ полимерро дар маҳлул ба лавҳаҳо пӯшонанд, то ламинатҳои дюймӣ камтар аз 4 нанометр ғафсӣ эҷод кунанд. Ин қариб як миллион ғафсии коғази муқаррарии офисӣ аст.
Барои чен кардани хосиятҳои механикии маводи полимерӣ, муҳаққиқон қувваи лозимиро барои сӯрох кардани сӯрохиҳо дар варақаи маводи овезон бо сӯзани борик чен карданд. Ин полиамид дар ҳақиқат нисбат ба полимерҳои анъанавӣ ба монанди нейлон, матоъе, ки барои сохтани парашютҳо истифода мешавад, сахттар аст. Ҷолиб он аст, ки барои кушодани ин полиамиди хеле қавӣ нисбат ба пӯлоди ҳамон ғафсӣ ду баробар қувваи бештар лозим аст. Ба гуфтаи Страно, ин моддаро метавон ҳамчун пӯшиши муҳофизатӣ дар сатҳҳои металлӣ, ба монанди винирҳои мошин ё ҳамчун филтр барои тоза кардани об истифода бурд. Дар вазифаи охирин, мембранаи филтри беҳтарин бояд тунук бошад, аммо ба қадри кофӣ қавӣ бошад, то ба фишорҳои баланд тоб оварад, бе он ки ифлоскунандаҳои хурд ва нороҳаткунандаро ба таъминоти ниҳоии мо ворид кунад - барои ин маводи полиамид мувофиқи комил аст.
Дар оянда, Страно умедвор аст, ки усули полимеризатсияро ба полимерҳои гуногун берун аз ин аналоги Кевлар васеъ кунад. "Полимерҳо дар атрофи мо ҳастанд", - гуфт ӯ. "Онҳо ҳама чизро мекунанд." Тасаввур кунед, ки чӣ тавр намудҳои гуногуни полимерҳо, ҳатто полимерҳои экзотикӣ, ки метавонанд барқ ё рӯшноиро гузаронанд, ба плёнкаҳои тунук табдил дода мешаванд, ки метавонанд сатҳҳои гуногунро пӯшонанд, илова мекунад ӯ. "Аз сабаби ин механизми нав, шояд ҳоло намудҳои дигари полимерҳоро низ истифода бурдан мумкин аст", - гуфт Стано.
Страно гуфт, ки дар ҷаҳоне, ки бо пластик иҳота шудааст, ҷомеа сабабе дорад, ки аз полимери нави дигаре, ки хосиятҳои механикии он чизе ғайриоддӣ аст, хурсанд шавад. Ин арамид бениҳоят пойдор аст, ки маънои онро дорад, ки мо метавонем пластикҳои ҳаррӯзаро, аз рангҳо то халтаҳо то бастабандии хӯрокворӣ, бо маводҳои камтар ва қавитар иваз кунем. Страно илова кард, ки аз нигоҳи устуворӣ, ин полимери дученакаи хеле қавӣ як қадам дар самти дуруст барои озод кардани ҷаҳон аз пластик аст.
Ши Эн Ким (чунон ки одатан ӯро Ким меноманд) нависандаи илмии мустақил, ки дар Малайзия таваллуд шудааст ва коромӯзи муҳаррири маҷаллаи Popular Science Spring 2022 мебошад. Вай дар мавзӯъҳои гуногун, аз истифодаи ғайриоддии тортанакҳо - одамон ё худи тортанакҳо - то ҷамъоварандагони партов дар кайҳон, мақолаҳои зиёде навиштааст.
Киштии кайҳонии Starliner-и Boeing ҳанӯз ба Истгоҳи Байналмилалии Кайҳонӣ нарасидааст, аммо коршиносон дар бораи парвози сеюми озмоишӣ хушбинанд.
Мо иштирокчии Барномаи шарикони Amazon Services LLC ҳастем, ки як барномаи таблиғотии шарикӣ аст, ки барои мо роҳе барои ба даст овардани ҳаққи хидмат тавассути пайвастшавӣ ба Amazon.com ва сайтҳои вобаста тарҳрезӣ шудааст. Бақайдгирӣ ё истифодаи ин сайт қабули Шартҳои хидматрасонии моро ифода мекунад.
Вақти нашр: 19 майи соли 2022