Forskere har skabt plastisk ækvivalent til stål-stærk, men ikke tung. Plast, som kemikere undertiden kalder polymerer, er en klasse af langkædede molekyler, der består af korte gentagne enheder kaldet monomerer. De ligner tidligere polymerer af samme styrke, det nye materiale kommer i membranform.it er også 50 gange mere lufttæt end den mest uigennemtrængelige plast på markedet. Et andet bemærkelsesværdigt aspekt af denne polymer er dens enkelhed af Syntese. Processen, der finder sted ved stuetemperatur, kræver kun billige materialer, og polymeren kan masseproduceres i store ark, der kun er nanometre tykke. Forskerne rapporterer deres fund 2. februar i tidsskriftet Nature.
Det pågældende materiale kaldes et polyamid, et gevind netværk af amidmolekylære enheder (amider er nitrogenkemiske grupper fastgjort til iltbundne carbonatomer) .Such-polymerer inkluderer kevlar, en fiber, der bruges til at fremstille skudsikker veste og nomex, en brand- resistent stof. Lignende Kevlar, polyamidmolekylerne i det nye materiale er knyttet til hinanden af Hydrogenbindinger langs hele deres kæder, hvilket forbedrer materialets samlede styrke.
”De klæber sammen som velcro,” sagde hovedforfatter Michael Strano, en MIT -kemikalieingeniør. Tetærende materialer kræver ikke kun at bryde individuelle molekylkæder, men også overvinde den gigantiske intermolekylære hydrogenbindinger, der gennemsyrer hele polymerbundt.
Derudover kan de nye polymerer automatisk danne flager. Dette gør materialet let at behandle, da det kan gøres til tynde film eller bruges som en tyndfilmoverfladebelægning. Tradeitional polymerer har en tendens til at vokse som lineære kæder eller gentagne gange gren og gren og Link i tre dimensioner, uanset orientering. Men Stranos polymerer vokser på en unik måde i 2D for at danne nanosark.
”Kan du samle på et stykke papir? Det viser sig, at du i de fleste tilfælde ikke kan gøre det før vores arbejde, ”sagde Strano.” Så vi fandt en ny mekanisme. ” I dette nylige arbejde overvinde hans team en hindring for at gøre denne to-dimensionelle aggregering mulig.
Årsagen til, at polyaramider har en plan struktur, er, at polymersyntese involverer en mekanisme kaldet autokatalytisk templering: Når polymeren forlænges og klæber til monomerens byggesten, inducerer det voksende polymernetværk efterfølgende monomerer til kun to.dimensionel struktur. Forskerne demonstrerede, at de let kunne belægge polymeren i opløsning på skiver for at skabe tomme brede laminater mindre end 4 nanometer tykke. Det er næsten en milliontedel af tykkelsen af almindeligt kontorpapir.
For at kvantificere de mekaniske egenskaber af polymermaterialet målte forskerne den krafte, der kræves for at stikke huller i et ophængt materiale med en fin nål. Dette polyamid er faktisk stivere end traditionelle polymerer som nylon, stoffet, der bruges til at fremstille faldskærmsudspring. Det tager dobbelt så meget kraft at skrue ud af dette super-stærke polyamid som stål af den samme tykkelse. I henhold til Strano kan stoffet bruges Som en beskyttende belægning på metaloverflader, såsom bilfiner eller som et filter til at rense vandet. I sidstnævnte funktion skal den ideelle filtermembran være tynd, men stærk nok til at modstå høje tryk uden Forsyning - en perfekt pasform til dette polyamidmateriale.
I fremtiden håber Strano at udvide polymerisationsmetoden til forskellige polymerer ud over denne Kevlar -analog. ”Polymerer er rundt omkring os,” sagde han. ”De gør alt.” Forestil dig at omdanne mange forskellige slags polymerer, endda eksotiske, der kan udføre elektricitet eller lys, til tynde film, der kan dække en række overflader, tilføjer han. ”På grund af denne nye mekanisme kan måske andre slags polymerer nu bruges,” Sagde Stano.
I en verden omgivet af plast har samfundet grund til at være begejstret for en anden ny polymer, hvis mekaniske egenskaber er alt andet end almindelig, sagde Strano. Denne Aramid er ekstremt holdbar, hvilket betyder, at vi kan erstatte hverdagens plast, fra maling til poser til mademballage, Med færre og stærkere materialer. Strano tilføjede, at fra et bæredygtighedssynspunkt er denne super-stærke 2D-polymer et skridt i den rigtige retning for at befri verden fra plast.
Shi en Kim (som hun normalt kaldes Kim) er en malaysisk-født freelance videnskabsforfatter og populær videnskab forår 2022 redaktionel praktikant. Hun har skrevet omfattende om emner, der spænder fra de finurlige anvendelser af cobweb i det ydre rum.
Boeings Starliner -rumfartøjer har endnu ikke nået den internationale rumstation, men eksperter er optimistiske over en tredje testflyvning.
Vi er en deltager i Amazon Services LLC Associates -programmet, et tilknyttet reklameprogram, der er designet til at give en måde for os at tjene gebyrer ved at linke til Amazon.com og tilknyttede websteder. Registrering eller brug af dette websted udgør accept af vores servicevilkår.
Posttid: maj-19-2022