Wetenskaplikes het plastiek gelykstaande aan staal geskep - sterk, maar nie swaar nie. Plastiek, wat chemici soms polimere noem, is 'n klas langkettingmolekules wat bestaan uit kort herhalende eenhede genoem monomere. Anders as vorige polimere van dieselfde sterkte, is die nuwe materiaal slegs kom in membraanvorm voor.Dit is ook 50 keer meer lugdig as die mees ondeurdringbare plastiek op die mark. Nog 'n noemenswaardige aspek van hierdie polimeer is sy eenvoud van sintese. Die proses, wat by kamertemperatuur plaasvind, vereis slegs goedkoop materiale, en die polimeer kan massavervaardig word in groot velle wat net nanometer dik is.Die navorsers rapporteer hul bevindinge 2 Februarie in die joernaal Nature.
Die betrokke materiaal word 'n poliamied genoem, 'n draadnetwerk van amied molekulêre eenhede (amiede is stikstof chemiese groepe wat aan suurstofgebonde koolstofatome geheg is). Sulke polimere sluit in Kevlar, 'n vesel wat gebruik word om koeëlvaste baadjies te maak, en Nomex, 'n brand- weerstandbiedende stof.Soos Kevlar is die poliamiedmolekules in die nuwe materiaal aan mekaar gekoppel deur waterstofbindings oor die hele lengte van hul kettings, wat die algehele sterkte van die materiaal verhoog.
"Hulle hou aan mekaar soos klittenband," het hoofskrywer Michael Strano, 'n MIT chemiese ingenieur, gesê. Om materiale te skeur vereis nie net dat individuele molekulêre kettings gebreek word nie, maar ook om die reuse intermolekulêre waterstofbindings wat die hele polimeerbundel deurdring, te oorkom.
Daarbenewens kan die nuwe polimere outomaties vlokkies vorm. Dit maak die materiaal maklik om te verwerk, aangesien dit in dun films gemaak kan word of as 'n dun-film oppervlakbedekking gebruik kan word. Tradisionele polimere is geneig om as lineêre kettings te groei, of herhaaldelik vertak en skakel in drie dimensies, ongeag oriëntasie.Maar Strano se polimere groei op 'n unieke manier in 2D om nanovelle te vorm.
“Kan jy op 'n stuk papier saamvoeg? Dit blyk dat jy dit in die meeste gevalle nie kan doen voor ons werk nie,” het Strano gesê. “So, ons het 'n nuwe meganisme gevind.” In hierdie onlangse werk het sy span 'n hindernis oorkom om hierdie tweedimensionele samevoeging moontlik te maak.
Die rede waarom poli-aramiede 'n vlakke struktuur het, is dat polimeersintese 'n meganisme genaamd outokatalistiese sjabloon behels: soos die polimeer verleng en aan die monomeer boustene kleef, veroorsaak die groeiende polimeernetwerk daaropvolgende monomere om slegs in die regte rigting saam te kombineer om die vereniging van die twee.dimensionele struktuur. Die navorsers het getoon dat hulle die polimeer maklik in oplossing op wafels kon bedek om duim-wye laminate van minder as 4 nanometer dik te skep. Dit is amper een miljoenste van die dikte van gewone kantoorpapier.
Om die meganiese eienskappe van die polimeermateriaal te kwantifiseer, het die navorsers die krag gemeet wat nodig is om gate in 'n opgeskorte vel materiaal met 'n fyn naald te steek. Hierdie poliamied is inderdaad stywer as tradisionele polimere soos nylon, die materiaal wat gebruik word om valskerms te maak. dit verg twee keer soveel krag om hierdie supersterk poliamied af te skroef as staal van dieselfde dikte.Volgens Strano kan die stof as 'n beskermende laag op metaaloppervlaktes, soos motorfineer, of as 'n filter gebruik word om water te suiwer. In laasgenoemde funksie moet die ideale filtermembraan dun maar sterk genoeg wees om hoë druk te weerstaan sonder om klein, lastige kontaminante in ons finale voorraad te lek – 'n perfekte pasmaat vir hierdie poliamiedmateriaal.
In die toekoms hoop Strano om die polimerisasiemetode uit te brei na verskillende polimere buite hierdie Kevlar-analoog.” Polimere is oral om ons,” het hy gesê. ”Hulle doen alles.” Stel jou voor dat jy baie verskillende soorte polimere, selfs eksotiese polimere wat elektrisiteit of lig kan gelei, omskep in dun films wat 'n verskeidenheid oppervlaktes kan bedek, voeg hy by." Stano gesê.
In 'n wêreld wat deur plastiek omring word, het die samelewing rede om opgewonde te wees oor nog 'n nuwe polimeer wie se meganiese eienskappe allesbehalwe gewoon is, het Strano gesê. Hierdie aramide is uiters duursaam, wat beteken dat ons alledaagse plastiek kan vervang, van verf tot sakke tot voedselverpakking, met minder en sterker materiale.Strano het bygevoeg dat hierdie supersterk 2D-polimeer uit 'n volhoubaarheidsoogpunt 'n stap in die regte rigting is om die wêreld van plastiek te bevry.
Shi En Kim (soos sy gewoonlik Kim genoem word) is 'n Maleisies-gebore vryskutwetenskapskrywer en Popular Science Spring 2022 redaksionele intern. Sy het baie geskryf oor onderwerpe wat wissel van die eienaardige gebruike van spinnerakke—mense of die spinnekoppe self—tot vullisversamelaars in die buitenste ruimte.
Boeing se Starliner-ruimtetuig het nog nie die Internasionale Ruimtestasie bereik nie, maar kenners is optimisties oor ’n derde toetsvlug.
Ons is 'n deelnemer aan die Amazon Services LLC Associates-program, 'n geaffilieerde advertensieprogram wat ontwerp is om 'n manier te bied vir ons om fooie te verdien deur na Amazon.com en geaffilieerde werwe te skakel. Registrasie of gebruik van hierdie webwerf beteken aanvaarding van ons diensbepalings.
Postyd: 19 Mei 2022