Ang mga siyentipiko ay lumikha ng plastik na katumbas ng bakal — malakas ngunit hindi mabigat. Ang mga plastik, na kung minsan ay tinatawag ng mga chemist na polymer, ay isang klase ng mga molekulang may mahabang kadena na binubuo ng mga maiikling umuulit na unit na tinatawag na monomer. Ang proseso, na nagaganap sa temperatura ng silid, ay nangangailangan lamang ng murang mga materyales, at ang polimer ay maaaring gawing mass-produce sa malalaking sheet na nanometer lamang ang kapal. Iniulat ng mga mananaliksik ang kanilang mga natuklasan noong Pebrero 2 sa journal Nature.
Ang materyal na pinag-uusapan ay tinatawag na polyamide, isang sinulid na network ng amide molecular units (amides ay nitrogen chemical group na nakakabit sa oxygen-bonded carbon atoms). Kabilang sa mga polymer na ito ang Kevlar, isang fiber na ginagamit sa paggawa ng bulletproof vests, at Nomex, isang fire-resistant na tela. Tulad ng Kevlar, ang polyamide molecules sa bagong materyal ay naka-link sa bawat isa sa lakas ng kanilang mga hydrogen sa buong kadena, sa pamamagitan ng lakas ng hydrogen. materyal.
"Sila ay magkakasama tulad ng Velcro," sabi ng nangungunang may-akda na si Michael Strano, isang MIT chemical engineer. Ang mga materyales sa pagpunit ay nangangailangan ng hindi lamang pagsira sa mga indibidwal na molecular chain, kundi pati na rin sa pagtagumpayan ang higanteng intermolecular hydrogen bond na tumatagos sa buong polymer bundle.
Bilang karagdagan, ang mga bagong polymer ay maaaring awtomatikong bumuo ng mga natuklap. Ginagawa nitong madaling iproseso ang materyal, dahil maaari itong gawin sa mga manipis na pelikula o gamitin bilang isang manipis na film na patong sa ibabaw. Ang mga tradisyonal na polimer ay may posibilidad na lumago bilang mga linear na chain, o paulit-ulit na sumasanga at nag-uugnay sa tatlong dimensyon, anuman ang oryentasyon. Ngunit ang mga polimer ni Strano ay lumalaki sa isang natatanging paraan sa 2D upang bumuo ng mga nanosheet.
"Maaari ka bang magsama-sama sa isang piraso ng papel? Lumalabas, sa karamihan ng mga kaso, hindi mo ito magagawa hanggang sa aming trabaho," sabi ni Strano. "Kaya, nakakita kami ng bagong mekanismo." Sa kamakailang gawaing ito, nalampasan ng kanyang koponan ang isang hadlang upang gawing posible ang dalawang-dimensional na pagsasama-samang ito.
Ang dahilan kung bakit ang polyaramides ay may planar na istraktura ay ang polymer synthesis ay nagsasangkot ng isang mekanismo na tinatawag na autocatalytic templating: habang ang polimer ay humahaba at dumidikit sa mga bloke ng gusali ng monomer, ang lumalagong polymer network ay nag-uudyok sa kasunod na mga monomer na Magsama lamang sa tamang direksyon upang palakasin ang pagsasama ng dalawang.dimensional na istraktura. 4 nanometer ang kapal. Iyan ay halos isang-milyong kapal ng regular na papel ng opisina.
Upang mabilang ang mga mekanikal na katangian ng materyal na polimer, sinukat ng mga mananaliksik ang puwersa na kinakailangan upang magbutas ng mga butas sa isang nasuspinde na sheet ng materyal na may isang pinong karayom. Ang polyamide na ito ay talagang mas matigas kaysa sa mga tradisyonal na polymer tulad ng nylon, ang tela na ginagamit upang gumawa ng mga parasyut. Kapansin-pansin, ito ay nangangailangan ng dalawang beses na lakas upang alisin ang napakalakas na polyamide na ito kaysa sa bakal na may parehong kapal, ang proteksiyon na patong sa ibabaw ng Strano. bilang mga veneer ng kotse, o bilang isang filter upang maglinis ng tubig. Sa huling function, ang perpektong filter membrane ay kailangang maging manipis ngunit sapat na malakas upang makayanan ang mataas na presyon nang hindi tumutulo ang maliliit, istorbo na contaminant sa aming huling supply - isang perpektong akma para sa polyamide na materyal na ito.
Sa hinaharap, umaasa si Strano na palawigin ang paraan ng polymerization sa iba't ibang polymer na lampas sa analog na Kevlar na ito."Ang mga polymer ay nasa paligid natin," sabi niya. "Ginagawa nila ang lahat." Imagine turning many different kinds of polymers, even exotic ones that can conduct electricity or light, into thin films that can cover a variety of surfaces, he added.
Sa mundong napapaligiran ng mga plastik, ang lipunan ay may dahilan para matuwa sa isa pang bagong polimer na ang mga mekanikal na katangian ay hindi karaniwan, sabi ni Strano. Ang aramid na ito ay lubhang matibay, na nangangahulugang maaari nating palitan ang pang-araw-araw na mga plastik, mula sa mga pintura hanggang sa mga bag hanggang sa packaging ng pagkain, na may mas kaunti at mas matibay na mga materyales.
Si Shi En Kim (gaya ng karaniwang tawag sa kanya ay Kim) ay isang Malaysian-born freelance science writer at Popular Science Spring 2022 editorial intern. Siya ay nagsulat nang husto sa mga paksa mula sa kakaibang paggamit ng mga pakana—mga tao o ang mga spider mismo—hanggang sa mga kolektor ng basura sa outer space.
Ang Starliner spacecraft ng Boeing ay hindi pa nakakarating sa International Space Station, ngunit ang mga eksperto ay optimistic tungkol sa isang ikatlong pagsubok na paglipad.
Kami ay kalahok sa Amazon Services LLC Associates Program, isang affiliate na programa sa advertising na idinisenyo upang magbigay ng paraan para kumita kami ng mga bayarin sa pamamagitan ng pag-link sa Amazon.com at mga kaakibat na site. Ang pagrerehistro o paggamit sa site na ito ay bumubuo ng pagtanggap sa aming Mga Tuntunin ng Serbisyo.
Oras ng post: Mayo-19-2022