Οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει πλαστικό ισοδύναμο με τον χάλυβα-ισχυρά αλλά όχι βαριά. Τα πλαστικά, τα οποία οι χημικοί μερικές φορές ονομάζουν πολυμερή, είναι μια κατηγορία μακράς αλυσίδας μόρια που αποτελούνται από σύντομες επαναλαμβανόμενες μονάδες που ονομάζονται μονομερή. Η διαδικασία, η οποία λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία δωματίου, απαιτεί μόνο φθηνά υλικά και το πολυμερές μπορεί να παραχθεί μαζικά σε μεγάλα φύλλα που είναι μόνο πάχους νανομέτρων. Οι ερευνητές αναφέρουν τα ευρήματά τους στις 2 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Nature.
Το εν λόγω υλικό ονομάζεται πολυαμίδιο, ένα βιδωτό δίκτυο μοριακών μονάδων αμιδίου (αμιδικά είναι χημικές ομάδες αζώτου που συνδέονται με το οξυγόνο-δεσμευμένα άτομα άνθρακα). Οι αλυσίδες τους, οι οποίες ενισχύουν τη συνολική δύναμη του υλικού.
"Κολλούνται μαζί όπως ο Velcro", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Michael Strano, ένας χημικός μηχανικός MIT. Τα υλικά που καθιστούν τα υλικά όχι μόνο σπάζοντας μεμονωμένες μοριακές αλυσίδες, αλλά και ξεπερνώντας τους γιγαντιαίους ενδομοριακούς δεσμούς υδρογόνου που διαπερνούν ολόκληρη τη δέσμη πολυμερούς.
Επιπλέον, τα νέα πολυμερή μπορούν να σχηματίσουν αυτόματα νιφάδες. Αυτό καθιστά το υλικό εύκολο στη διαδικασία, όπως μπορεί να γίνει σε λεπτές μεμβράνες ή να χρησιμοποιηθεί ως επιφάνεια λεπτού φιλμ.
«Μπορείς να συγκεντρωθείς σε ένα κομμάτι χαρτί; Αποδεικνύεται, στις περισσότερες περιπτώσεις, δεν μπορείτε να το κάνετε μέχρι τη δουλειά μας ", δήλωσε ο Strano." Έτσι, βρήκαμε έναν νέο μηχανισμό. " Σε αυτό το πρόσφατο έργο, η ομάδα του ξεπέρασε ένα εμπόδιο για να καταστήσει τη δισδιάστατη συσσωμάτωση δυνατή.
Ο λόγος για τον οποίο οι πολυαραμιδικοί έχουν μια επίπεδη δομή είναι ότι η σύνθεση πολυμερούς περιλαμβάνει έναν μηχανισμό που ονομάζεται αυτόματος προτύπου: καθώς το πολυμερές επιμηκύνεται και τα κολλήσει στα μονομερή δομικά στοιχεία, το αναπτυσσόμενο δίκτυο πολυμερών προκαλεί επακόλουθη μονομερή για να συνδυάσει μόνο τη σωστή κατεύθυνση για να ενισχύσει την ένωση της Δύο. πλαστικοποιείται λιγότερο από 4 νανόμετρα πάχους. Αυτό είναι σχεδόν ένα εκατομμύριο το πάχος του κανονικού γραφείου.
Για να ποσοτικοποιήσει τις μηχανικές ιδιότητες του πολυμερούς υλικού, οι ερευνητές μέτρησαν τη δύναμη που απαιτείται για να σπρώξουν τρύπες σε ένα αιωρούμενο φύλλο υλικού με μια λεπτή βελόνα. Αυτό το πολυαμίδιο είναι πράγματι πιο σκληρό από τα παραδοσιακά πολυμερή όπως το νάιλον, το ύφασμα που χρησιμοποιείται για να κάνει τα αλεξίπτωτα. Προστατευτική επικάλυψη σε μεταλλικές επιφάνειες, όπως καπλαμάδες αυτοκινήτων ή ως φίλτρο για τον καθαρισμό του νερού. Στην τελευταία λειτουργία, η ιδανική μεμβράνη φίλτρου πρέπει να είναι λεπτή αλλά αρκετά ισχυρή ώστε να αντέχει σε υψηλές πιέσεις χωρίς διαρροή μικρών μολυσματικών ουσιών.
Στο μέλλον, ο Strano ελπίζει να επεκτείνει τη μέθοδο πολυμερισμού σε διαφορετικά πολυμερή πέρα από αυτό το αναλογικό Kevlar. "Τα πολυμερή είναι γύρω μας", δήλωσε. Φανταστείτε να μετατρέψετε πολλά διαφορετικά είδη πολυμερών, ακόμη και εξωτικά που μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια ή φως, σε λεπτές μεμβράνες που μπορούν να καλύψουν μια ποικιλία επιφανειών, προσθέτει. "Λόγω αυτού του νέου μηχανισμού, ίσως άλλα είδη πολυμερών μπορούν τώρα να χρησιμοποιηθούν", δήλωσε ο Stano.
Σε έναν κόσμο που περιβάλλεται από πλαστικά, η κοινωνία έχει λόγο να είναι ενθουσιασμένος για ένα άλλο νέο πολυμερές του οποίου οι μηχανικές ιδιότητες είναι οτιδήποτε άλλο παρά συνηθισμένο, ο Strano είπε. Αυτό το Aramid είναι εξαιρετικά ανθεκτικό, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε να αντικαταστήσουμε την καθημερινή πλαστική, από τα χρώματα έως τις τσάντες έως τη συσκευασία τροφίμων, με λιγότερα και ισχυρότερα υλικά.
Ο Shi en Kim (όπως συνήθως ονομάζεται Kim) είναι ένας συγγραφέας επιστήμης και η δημοφιλής επιστήμη της Science Spring 2022 Editorial intern. Έχει γράψει εκτενώς σε θέματα που κυμαίνονται από τις περίεργες χρήσεις των αράχνων-αράχνων ή των ίδιων των αράχνων-για τους συλλέκτες σκουπιδιών στον εξωτερικό χώρο.
Το Starliner Spacecraft της Boeing δεν έχει ακόμη φτάσει στον διεθνή διαστημικό σταθμό, αλλά οι ειδικοί είναι αισιόδοξοι για μια τρίτη δοκιμαστική πτήση.
Είμαστε συμμετέχοντες στο πρόγραμμα Associates της Amazon Services LLC, ένα διαφημιστικό πρόγραμμα θυγατρικών που σχεδιάστηκε για να μας δώσει έναν τρόπο να κερδίσουμε αμοιβές συνδέοντας με το Amazon.com και τους συνδεδεμένους ιστότοπους.
Χρόνος δημοσίευσης: Μάιος-19-2022