Навукоўцы стварылі пластмасу, эквівалентную сталі — трывалую, але не цяжкую. Пластмасы, якія хімікі часам называюць палімерамі, уяўляюць сабой клас малекул з доўгім ланцугом, якія складаюцца з кароткіх паўтаральных звёнаў, званых манамерамі. У адрозненне ад папярэдніх палімераў такой жа трываласці, новы матэрыял толькі пастаўляецца ў форме мембраны. Ён таксама ў 50 разоў больш герметычны, чым самы непранікальны пластык на рынку. Іншым прыкметным аспектам гэтага палімера з'яўляецца яго прастата сінтэзу. Працэс, які адбываецца пры пакаёвай тэмпературы, патрабуе толькі танных матэрыялаў, а палімер можна масава вырабляць у выглядзе вялікіх лістоў таўшчынёй усяго нанаметраў. Даследчыкі апублікавалі свае вынікі 2 лютага ў часопісе Nature.
Матэрыял, пра які ідзе гаворка, называецца поліамідам, разьбовай сеткай малекулярных адзінак аміду (аміды - гэта хімічныя групы азоту, звязаныя з атамамі вугляроду, звязанымі з кіслародам). Да такіх палімераў адносяцца кеўлар, валакно, якое выкарыстоўваецца для вырабу бронекамізэлек, і Nomex, супрацьпажарны матэрыял. устойлівая тканіна. Як і кеўлар, малекулы поліаміду ў новым матэрыяле звязаны адна з адной вадароднымі сувязямі па ўсёй даўжыні іх ланцужкоў, што павышае агульную трываласць матэрыялу.
"Яны зліпаюцца, як ліпучкі", - сказаў вядучы аўтар Майкл Страно, інжынер-хімік Масачусецкага тэхналагічнага інстытута. Разрыў матэрыялаў патрабуе не толькі разрыву асобных малекулярных ланцугоў, але і пераадолення гіганцкіх міжмалекулярных вадародных сувязяў, якія пранізваюць увесь палімерны пучок.
Акрамя таго, новыя палімеры могуць аўтаматычна ўтвараць шматкі. Гэта робіць матэрыял простым у апрацоўцы, бо з яго можна вырабляць тонкія плёнкі або выкарыстоўваць у якасці тонкаплёнкавага пакрыцця паверхні. Традыцыйныя палімеры маюць тэндэнцыю расці ў выглядзе лінейных ланцужкоў або шматразова галінавацца і сувязь у трох вымярэннях, незалежна ад арыентацыі. Але палімеры Strano растуць унікальным спосабам у 2D, утвараючы наналісты.
«Ці можаце вы агрэгаваць на аркушы паперы? Аказваецца, што ў большасці выпадкаў вы не можаце зрабіць гэта, пакуль наша праца», - сказаў Страно. «Такім чынам, мы знайшлі новы механізм». У гэтай нядаўняй працы яго каманда пераадолела перашкоду, каб зрабіць гэта двухмернае агрэгаванне магчымым.
Прычына, па якой поліараміды маюць плоскую структуру, заключаецца ў тым, што сінтэз палімера ўключае механізм, які называецца аўтакаталітычным шаблонам: калі палімер даўжэе і прыліпае да будаўнічых блокаў манамера, расце палімерная сетка прымушае наступныя манамеры злучацца толькі ў правільным кірунку, каб умацаваць аб'яднанне манамераў. двухмерная структура. Даследчыкі прадэманстравалі, што яны могуць лёгка пакрываць палімер у растворы на пласціны для стварэння ламінатаў шырынёй у цалі таўшчынёй менш за 4 нанаметры. Гэта амаль адна мільённая таўшчыні звычайнай офіснай паперы.
Каб колькасна вызначыць механічныя ўласцівасці палімернага матэрыялу, даследчыкі вымералі сілу, неабходную для праколвання адтулін у падвешаным лісце матэрыялу з дапамогай тонкай іголкі. Гэты поліамід сапраўды больш жорсткі, чым традыцыйныя палімеры, такія як нейлон, тканіна, якая выкарыстоўваецца для вырабу парашутаў. Характэрна, каб адкруціць гэты звышмоцны поліамід, спатрэбіцца ўдвая больш сілы, чым сталь той жа таўшчыні. Па словах Страно, рэчыва можа выкарыстоўвацца ў якасці ахоўнага пакрыцця на металічных паверхнях, такіх як аўтамабільны шпон, або ў якасці фільтра для ачысткі вады. У апошняй функцыі ідэальная мембрана фільтра павінна быць тонкай, але дастаткова трывалай, каб вытрымліваць высокі ціск без уцечкі дробных забруджвальных рэчываў у наш канчатковы запас - ідэальна падыходзіць для гэтага поліаміднага матэрыялу.
У будучыні Страна спадзяецца распаўсюдзіць метад полімерызацыі на іншыя палімеры, акрамя кеўларавага аналага. «Палімеры вакол нас, - сказаў ён, - яны робяць усё». Уявіце сабе ператварэнне розных відаў палімераў, нават экзатычных, якія могуць праводзіць электрычнасць і святло, у тонкія плёнкі, якія могуць пакрываць розныя паверхні, дадае ён. - сказаў Стано.
У свеце, акружаным пластмасамі, грамадства мае падставы быць у захапленні ад яшчэ аднаго новага палімера, механічныя ўласцівасці якога зусім не звычайныя, сказаў Страна. Гэты арамід надзвычай трывалы, што азначае, што мы можам замяніць штодзённы пластык, ад фарбаў да пакетаў і харчовай упакоўкі. з меншай колькасцю і больш трывалых матэрыялаў. Страно дадаў, што з пункту гледжання ўстойлівага развіцця гэты супертрывалы 2D-палімер з'яўляецца крокам у правільным кірунку, каб вызваліць свет ад пластыка.
Шы Эн Кім (як яе звычайна называюць Кім) - малайзійская пісьменніца-фрылансер і стажор у рэдакцыі Popular Science Spring 2022. Яна шмат пісала на розныя тэмы: ад мудрагелістага выкарыстання павуціння - людзьмі ці самімі павукамі - да зборшчыкаў смецця у касмічнай прасторы.
Касмічны карабель Boeing Starliner яшчэ не дасягнуў Міжнароднай касмічнай станцыі, але эксперты з аптымізмам глядзяць на трэці выпрабавальны палёт.
Мы з'яўляемся ўдзельнікамі партнёрскай рэкламнай праграмы Amazon Services LLC, створанай для таго, каб даць нам магчымасць зарабляць грошы, спасылаючыся на Amazon.com і звязаныя з ёй сайты. Рэгістрацыя або выкарыстанне гэтага сайта азначае прыняцце нашых Умоў абслугоўвання.
Час размяшчэння: 19 мая 2022 г