Nakalikha ang mga siyentipiko 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 uri ng mga long-chain molecule na binubuo ng maiikling paulit-ulit na yunit na tinatawag na monomer. Hindi tulad ng mga nakaraang polymer na may parehong lakas, ang bagong materyal ay mayroon lamang sa anyong lamad. Ito ay 50 beses na mas hindi tinatablan ng hangin kaysa sa pinaka-hindi natatagusan na plastik sa merkado. Ang isa pang kapansin-pansing aspeto ng polymer na ito ay ang pagiging simple ng synthesis nito. Ang proseso, na nagaganap sa temperatura ng silid, ay nangangailangan lamang ng mga murang materyales, at ang polymer ay maaaring gawing maramihan sa malalaking sheet na ilang nanometer lamang ang kapal. Iniulat ng mga mananaliksik ang kanilang mga natuklasan noong Pebrero 2 sa journal na Nature.
Ang materyal na pinag-uusapan ay tinatawag na polyamide, isang may sinulid na network ng mga molekular na yunit ng amide (ang mga amide ay mga kemikal na grupo ng nitrogen na nakakabit sa mga atomo ng carbon na nakagapos ng oxygen). Kabilang sa mga naturang polimer ang Kevlar, isang hibla na ginagamit sa paggawa ng mga bulletproof vest, at Nomex, isang tela na hindi tinatablan ng apoy. Tulad ng Kevlar, ang mga molekula ng polyamide sa bagong materyal ay nakaugnay sa isa't isa sa pamamagitan ng mga hydrogen bond sa buong haba ng kanilang mga kadena, na nagpapahusay sa pangkalahatang lakas ng materyal.
"Naglalapit sila na parang Velcro," sabi ng nangungunang may-akda na si Michael Strano, isang chemical engineer ng MIT. Ang pagpunit ng mga materyales ay hindi lamang nangangailangan ng pagsira sa mga indibidwal na molekular na kadena, kundi pati na rin ang pagdaig sa higanteng intermolecular hydrogen bond na tumatagos sa buong polymer bundle.
Bukod pa rito, ang mga bagong polimer ay maaaring awtomatikong bumuo ng mga natuklap. Ginagawa nitong madaling iproseso ang materyal, dahil maaari itong gawing manipis na pelikula o gamitin bilang isang manipis na patong sa ibabaw. Ang mga tradisyonal na polimer ay may posibilidad na lumaki bilang mga linear chain, o paulit-ulit na sumasanga at nag-uugnay sa tatlong dimensyon, anuman ang oryentasyon. Ngunit ang mga polimer ng Strano ay lumalaki sa isang natatanging paraan sa 2D upang bumuo ng mga nanosheet.
“Maaari ka bang mag-aggregate sa isang piraso ng papel? Lumalabas na sa karamihan ng mga kaso, hindi mo ito magagawa hangga't hindi pa natatapos ang aming trabaho,” sabi ni Strano. “Kaya, nakahanap kami ng isang bagong mekanismo.” Sa kamakailang gawaing ito, nalampasan ng kanyang pangkat ang isang balakid upang gawing posible ang two-dimensional aggregation na ito.
Ang dahilan kung bakit ang mga polyaramide ay may planar na istraktura ay dahil ang polymer synthesis ay may mekanismong tinatawag na autocatalytic templating: habang ang polymer ay humahaba at dumidikit sa mga bloke ng pagbuo ng monomer, ang lumalaking network ng polymer ay nag-uudyok sa mga kasunod na monomer na pagsamahin lamang sa tamang direksyon upang palakasin ang unyon ng two-dimensional na istraktura. Ipinakita ng mga mananaliksik na madali nilang mapahiran ang polymer sa solusyon sa mga wafer upang lumikha ng mga inch-wide na laminates na wala pang 4 na nanometer ang kapal. Iyon ay halos isang-milyon ng kapal ng regular na papel sa opisina.
Upang masukat ang mga mekanikal na katangian ng materyal na polimer, sinukat ng mga mananaliksik ang puwersang kinakailangan upang butasan ang isang nakasabit na piraso ng materyal gamit ang isang pinong karayom. Ang polyamide na ito ay talagang mas matigas kaysa sa mga tradisyonal na polimer tulad ng nylon, ang tela na ginagamit sa paggawa ng mga parasyut. Kapansin-pansin, doble ang puwersang kailangan upang matanggal ang tornilyo ng napakalakas na polyamide na ito kaysa sa bakal na may parehong kapal. Ayon kay Strano, ang sangkap ay maaaring gamitin bilang isang proteksiyon na patong sa mga ibabaw ng metal, tulad ng mga veneer ng kotse, o bilang isang filter upang linisin ang tubig. Sa huling tungkulin, ang mainam na lamad ng filter ay kailangang manipis ngunit sapat na malakas upang mapaglabanan ang mataas na presyon nang hindi tumatagas ang maliliit at nakakainis na mga kontaminante sa ating huling suplay – isang perpektong akma para sa materyal na polyamide na ito.
Sa hinaharap, umaasa si Strano na mapalawak ang paraan ng polimerisasyon sa iba't ibang polimer na lampas sa analog na Kevlar na ito. "Nasa paligid natin ang mga polimer," aniya. "Ginagawa nila ang lahat." Isipin ang paggawa ng maraming iba't ibang uri ng polimer, kahit na ang mga kakaibang polimer na maaaring magsagawa ng kuryente o liwanag, sa manipis na mga pelikula na maaaring sumaklaw sa iba't ibang mga ibabaw, dagdag niya. "Dahil sa bagong mekanismong ito, marahil ay magagamit na ngayon ang iba pang mga uri ng polimer," sabi ni Stano.
Sa isang mundong napapaligiran ng mga plastik, may dahilan ang lipunan na matuwa sa isa pang bagong polimer na ang mga mekanikal na katangian ay hindi pangkaraniwan, sabi ni Strano. Ang aramid na ito ay lubos na matibay, na nangangahulugang maaari nating palitan ang mga pang-araw-araw na plastik, mula sa mga pintura hanggang sa mga bag hanggang sa packaging ng pagkain, ng mas kaunti at mas matibay na materyales. Idinagdag ni Strano na mula sa pananaw ng pagpapanatili, ang napakalakas na 2D polimer na ito ay isang hakbang sa tamang direksyon upang palayain ang mundo mula sa plastik.
Si Shi En Kim (karaniwan niyang tawag kay Kim) ay isang freelance na manunulat sa agham na ipinanganak sa Malaysia at editorial intern noong Popular Science Spring 2022. Marami na siyang naisulat tungkol sa mga paksang mula sa kakaibang gamit ng mga sapot ng gagamba—mga tao o mga gagamba mismo—hanggang sa mga tagakolekta ng basura sa kalawakan.
Hindi pa nakakarating sa International Space Station ang Starliner spacecraft ng Boeing, ngunit positibo ang mga eksperto sa ikatlong pagsubok na paglipad.
Kami ay isang kalahok sa Amazon Services LLC Associates Program, isang affiliate advertising program 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 pagpaparehistro o paggamit ng site na ito ay nangangahulugan ng pagtanggap sa aming Mga Tuntunin ng Serbisyo.
Oras ng pag-post: Mayo-19-2022