Wissenschaftler haben Kunststoff entstanden, der Stahl entspricht-stark, aber nicht schwer. findet bei Raumtemperatur statt, erfordert nur billige Materialien, und das Polymer kann in großen Blättern, die nur Nanometer dick sind, in Massenproduktion hergestellt werden. Die Forscher berichten über ihre Ergebnisse am 2. Februar in der Zeitschrift Nature.
Das fragliche Material wird als Polyamid bezeichnet, ein Gewindnetzwerk von Amidmolekulareinheiten (Amide sind stickstoffchemische Gruppen, die an Sauerstoffbindungs-Kohlenstoffatomen gebunden sind). Unter-Polymere umfassen Kevlar, eine Faser, die zur Herstellung von Bullet-Sof-Westen verwendet wird, und Nomex, ein Feuer-Ressistant. Auf dem ganzen Kevlar, dem Wasser, das mit Wasserka. ihrer Ketten, die die Gesamtfestigkeit des Materials verbessern.
"Sie haften wie Klettverschluss zusammen", sagte der Hauptautor Michael Strano, ein MIT -Chemieingenieur. Geringende Materialien erfordern nicht nur einzelne molekulare Ketten, sondern überwinden auch die riesigen intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen, die das gesamte Polymerbündel durchdringen.
Darüber hinaus können die neuen Polymere automatisch Flocken bilden. Dies macht das Material leicht zu verarbeiten, da es zu dünnen Filmen oder als Dünnschichtbeschichtung verwendet werden kann. Traditionelle Polymere wachsen tendenziell als lineare Ketten oder wiederholtes Zweig in drei Dimensionen, unabhängig von der Orientierung.
„Kannst du auf einem Stück Papier aggregieren? Es stellt sich heraus, dass Sie es erst in unserer Arbeit tun können ", sagte Strano." Also fanden wir einen neuen Mechanismus. " In dieser jüngsten Arbeit überwand sein Team eine Hürde, um diese zweidimensionale Aggregation zu ermöglichen.
Der Grund, warum Polyaramide eine planare Struktur haben, besteht darin, dass die Polymersynthese einen Mechanismus beinhaltet, der als autokatalytische Templatation bezeichnet wird: Wenn das Polymer verlängert und an den Monomerbausteinen hält, induziert das wachsende Polymernetzwerk die nachfolgenden Monomere, um sich nur in die richtige Richtung zu mischen, um die Vereinigung der beiden zu stärken. Laminate weniger als 4 Nanometer dick. Das ist fast ein Millionstel der Dicke des regulären Büropapiers.
Um die mechanischen Eigenschaften des Polymermaterials zu quantifizieren, haben die Forscher die Kraft gemessen, die erforderlich war, um Löcher in eine suspendierte Materialsliste mit einer feinen Nadel zu stecken. Dieses Polyamid ist in der Tat steifer als traditionelle Polymere wie Nylon, der Stoff, der zum Stahl von Fallschuppen doppelt so viel Kraft verwendet wird. Schutzbeschichtung auf Metalloberflächen wie Autosfurnieren oder als Filter zur Reinigung von Wasser. In der letzteren Funktion muss die ideale Filtermembran dünn, aber stark genug sein, um hohem Drücken zu standhalten, ohne kleine, störende Verunreinigungen in unsere endgültige Versorgung zu entspannen - eine perfekte Passform für dieses Polyamidmaterial.
In Zukunft hofft Strano, die Polymerisationsmethode auf verschiedene Polymere über dieses Kevlar -Analogon hinaus auszudehnen. “Polymere sind überall um uns herum“, sagte er. Stellen Sie sich vor, Sie verwandeln viele verschiedene Arten von Polymeren, auch exotische, die Elektrizität oder Licht leiten können, in dünne Filme, die eine Vielzahl von Oberflächen abdecken können, fügt er hinzu. “Aufgrund dieses neuen Mechanismus können jetzt andere Arten von Polymeren verwendet werden“, sagte Stano.
In einer Welt, die von Kunststoffen umgeben ist, hat die Gesellschaft Grund, sich über ein anderes neues Polymer zu freuen, dessen mechanische Eigenschaften alles andere als gewöhnlich sind, sagte Strano. Diese Aramid ist extrem langlebig, was bedeutet, dass wir alltägliche Kunststoffe ersetzen können, was die Farben bis hin zu Taschen bis zum Nahrungsmittelverpackung mit weniger und stärkerem Material.
Shi en Kim (wie sie normalerweise Kim genannt wird) ist eine in Malaysian geborene freiberufliche Wissenschaftsautorin und populärer Wissenschaftsfrüchte 2022 Redaktionsüber.
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Postzeit: Mai 19. bis 2022