Bilim insanları çeliğe eşdeğer plastik üretti: Güçlü ama ağır değil. Kimyacıların bazen polimer olarak adlandırdığı plastikler, monomer adı verilen kısa tekrarlayan birimlerden oluşan uzun zincirli molekül sınıfıdır. Aynı güçteki önceki polimerlerin aksine, yeni malzeme yalnızca zar formunda geliyor. Ayrıca piyasadaki en hava geçirmez plastikten 50 kat daha hava geçirmez. Bu polimerin bir diğer dikkat çekici yönü de sentezlenmesinin basitliği. Oda sıcaklığında gerçekleşen işlem yalnızca ucuz malzemeler gerektiriyor ve polimer yalnızca nanometre kalınlığında büyük tabakalar halinde seri üretilebiliyor. Araştırmacılar bulgularını 2 Şubat'ta Nature dergisinde yayınladılar.
Söz konusu malzemeye poliamid adı verilir; poliamid, amid moleküler birimlerinin dişli bir ağıdır (amidler, oksijenle bağlı karbon atomlarına bağlı azot kimyasal gruplarıdır). Bu tür polimerler arasında kurşun geçirmez yelek yapımında kullanılan bir elyaf olan Kevlar ve yangına dayanıklı bir kumaş olan Nomex bulunur. Kevlar gibi, yeni malzemedeki poliamid molekülleri de zincirlerinin tüm uzunluğu boyunca hidrojen bağlarıyla birbirine bağlıdır ve bu da malzemenin genel dayanıklılığını artırır.
MIT kimya mühendisi ve çalışmanın baş yazarı Michael Strano, "Birbirlerine Velcro gibi yapışıyorlar" dedi. Malzemeleri yırtmak yalnızca bireysel moleküler zincirleri kırmayı değil, aynı zamanda tüm polimer demetine nüfuz eden dev moleküller arası hidrojen bağlarının üstesinden gelmeyi de gerektirir.
Ayrıca, yeni polimerler otomatik olarak pullar oluşturabilir. Bu, malzemenin işlenmesini kolaylaştırır, çünkü ince filmler haline getirilebilir veya ince film yüzey kaplaması olarak kullanılabilir. Geleneksel polimerler, yönelimden bağımsız olarak doğrusal zincirler halinde büyüme eğilimindedir veya üç boyutta tekrar tekrar dallanır ve bağlanır. Ancak Strano'nun polimerleri, nanosayfalar oluşturmak için 2B'de benzersiz bir şekilde büyür.
"Bir kağıt parçası üzerinde toplama yapabilir misiniz? Çoğu durumda, bizim çalışmamız olmadan bunu yapamazsınız," dedi Strano. "Yani yeni bir mekanizma bulduk." Bu son çalışmada, ekibi bu iki boyutlu toplamayı mümkün kılmak için bir engeli aştı.
Poliaramidlerin düzlemsel bir yapıya sahip olmasının nedeni, polimer sentezinin oto-katalitik şablonlama adı verilen bir mekanizmayı içermesidir: Polimer uzadıkça ve monomer yapı taşlarına yapıştıkça, büyüyen polimer ağı, sonraki monomerlerin yalnızca iki boyutlu yapının birleşimini güçlendirmek için doğru yönde birleşmesini sağlar. Araştırmacılar, polimeri çözeltide gofretler üzerine kolayca kaplayarak 4 nanometreden daha ince, inç genişliğinde laminatlar oluşturabileceklerini gösterdiler. Bu, normal ofis kağıdının kalınlığının neredeyse milyonda biri kadardır.
Polimer malzemenin mekanik özelliklerini ölçmek için araştırmacılar, ince bir iğneyle asılı bir malzeme tabakasında delikler açmak için gereken kuvveti ölçtüler. Bu poliamid, paraşüt yapmak için kullanılan kumaş olan naylon gibi geleneksel polimerlerden gerçekten daha serttir. Şaşırtıcı bir şekilde, bu süper güçlü poliamidi sökmek, aynı kalınlıktaki çeliğe göre iki kat daha fazla kuvvet gerektirir. Strano'ya göre, bu madde araba kaplamaları gibi metal yüzeylerde koruyucu kaplama olarak veya suyu arıtmak için filtre olarak kullanılabilir. İkinci işlevde, ideal filtre membranının ince ancak küçük, rahatsız edici kirleticileri nihai kaynağımıza sızdırmadan yüksek basınçlara dayanacak kadar güçlü olması gerekir; bu poliamid malzeme için mükemmel bir uyumdur.
Strano, gelecekte polimerizasyon yöntemini bu Kevlar analoğunun ötesinde farklı polimerlere genişletmeyi umuyor. "Polimerler her yerde," dedi. "Her şeyi yapıyorlar." Elektrik veya ışık iletebilen egzotik olanlar da dahil olmak üzere birçok farklı polimer türünü, çeşitli yüzeyleri kaplayabilen ince filmlere dönüştürmeyi hayal edin, diye ekliyor. "Bu yeni mekanizma sayesinde, belki de artık başka tür polimerler kullanılabilir," dedi Stano.
Strano, plastiklerle çevrili bir dünyada toplumun, mekanik özellikleri sıradanlıktan çok uzak olan yeni bir polimer konusunda heyecanlanmak için nedenleri olduğunu söyledi. Bu aramid son derece dayanıklı, bu da boyalardan poşetlere ve gıda ambalajlarına kadar günlük plastikleri daha az sayıda ve daha güçlü malzemelerle değiştirebileceğimiz anlamına geliyor. Strano, sürdürülebilirlik açısından bakıldığında bu süper güçlü 2D polimerin dünyayı plastikten kurtarmak için doğru yönde atılmış bir adım olduğunu da sözlerine ekledi.
Shi En Kim (genellikle Kim olarak bilinir), Malezya doğumlu serbest bilim yazarı ve Popular Science Bahar 2022 editör stajyeridir. Örümcek ağlarının ilginç kullanımlarından (insanlar veya örümceklerin kendileri) uzaydaki çöp toplayıcılarına kadar çeşitli konularda kapsamlı yazılar yazmıştır.
Boeing'in Starliner uzay aracı henüz Uluslararası Uzay İstasyonu'na ulaşmadı, ancak uzmanlar üçüncü bir test uçuşu konusunda iyimser.
Amazon.com ve bağlı sitelere bağlantı vererek ücret kazanmamızı sağlamak için tasarlanmış bir ortaklık reklam programı olan Amazon Services LLC Ortaklık Programına katılımcıyız. Bu siteye kaydolmanız veya bu siteyi kullanmanız, Hizmet Şartlarımızı kabul ettiğiniz anlamına gelir.
Gönderim zamanı: 19 Mayıs 2022