Teadlased on loonud terasega samaväärse plasti – tugeva, kuid mitte raske.Plastid, mida keemikud mõnikord nimetavad polümeerideks, on pika ahelaga molekulide klass, mis koosnevad lühikestest korduvatest ühikutest, mida nimetatakse monomeerideks. Erinevalt varasematest sama tugevusega polümeeridest on uus materjal ainult on membraani kujul.Samuti on see 50 korda õhutihedam kui turul olev kõige mitteläbilaskvam plast.Selle polümeeri veel üks tähelepanuväärne aspekt on sünteesi lihtsus.Toatemperatuuril toimuv protsess nõuab ainult odavaid materjale ja polümeeri saab massiliselt toota suurte lehtedena, mis on vaid nanomeetrite paksused. Teadlased avaldasid oma leiud 2. veebruaril ajakirjas Nature.
Kõnealust materjali nimetatakse polüamiidiks, amiidi molekulaarsete üksuste keermestatud võrgustikuks (amiidid on lämmastiku keemilised rühmad, mis on seotud hapnikuga seotud süsinikuaatomitega). Selliste polümeeride hulka kuuluvad kuulikindlate vestide valmistamiseks kasutatav kiud kevlar ja tulekindlate vestide valmistamiseks kasutatav Nomex. vastupidav kangas.Nagu Kevlar, on ka uues materjalis olevad polüamiidimolekulid kogu ahela pikkuses üksteisega seotud vesiniksidemetega, mis suurendab materjali üldist tugevust.
"Nad kleepuvad kokku nagu Velcro," ütles juhtivautor Michael Strano, MIT-i keemiainsener. Materjalide rebimine ei nõua mitte ainult üksikute molekulaarsete ahelate katkestamist, vaid ka ületada hiiglaslikud molekulidevahelised vesiniksidemed, mis läbivad kogu polümeeri kimpu.
Lisaks võivad uued polümeerid automaatselt helbeid moodustada.See muudab materjali hõlpsasti töödeldavaks, kuna sellest saab valmistada õhukesi kile või kasutada õhukese kilega pinnakattena.Traditsioonilised polümeerid kipuvad kasvama lineaarsete ahelatena või hargnema korduvalt ja link kolmes mõõtmes, olenemata orientatsioonist.Kuid Strano polümeerid kasvavad 2D-s ainulaadsel viisil, moodustades nanolehti.
„Kas saate paberile koondada? Selgub, et enamikul juhtudel ei saa te seda teha enne, kui meie töö on tehtud, " ütles Strano. "Nii, leidsime uue mehhanismi. Selles hiljutises töös ületas tema meeskond tõkke, et muuta see kahemõõtmeline liitmine võimalikuks.
Põhjus, miks polüaramiididel on tasapinnaline struktuur, seisneb selles, et polümeeri süntees hõlmab mehhanismi, mida nimetatakse autokatalüütiliseks mallindamiseks: kui polümeer pikeneb ja kleepub monomeeride ehitusplokkide külge, indutseerib kasvav polümeeride võrgustik järgnevaid monomeere ainult õiges suunas ühendama, et tugevdada kahemõõtmeline struktuur. Teadlased näitasid, et nad suudavad hõlpsasti katta lahuses oleva polümeeri vahvlitele, et luua tollilaiused laminaadid, mille paksus on alla 4 nanomeetri. See on peaaegu miljondik tavalise kontoripaberi paksusest.
Polümeermaterjali mehaaniliste omaduste kvantifitseerimiseks mõõtsid teadlased jõudu, mis on vajalik rippuvasse materjalilehte peene nõelaga aukude torkamiseks. See polüamiid on tõepoolest jäigem kui traditsioonilised polümeerid, nagu nailon, langevarjude valmistamiseks kasutatav kangas. Märkimisväärne on, selle ülitugeva polüamiidi lahti keeramiseks kulub kaks korda rohkem jõudu kui sama paksusega terasest.Strano sõnul saab ainet kasutada metallpindade, näiteks autospoonide, kaitsekattena või filtrina vee puhastamiseks. Viimase funktsiooni puhul peab ideaalne filtrimembraan olema õhuke, kuid piisavalt tugev, et taluda kõrget rõhku, ilma et meie lõpptarvikusse lekiks väikesed häirivad saasteained – see sobib ideaalselt selle polüamiidmaterjaliga.
Tulevikus loodab Strano laiendada polümerisatsioonimeetodit ka erinevatele polümeeridele peale selle Kevlari analoogi."Polümeerid on meie ümber kõikjal," ütles ta. "Nad teevad kõike. Kujutage ette, et muudate palju erinevaid polümeere, isegi eksootilisi, mis võivad juhtida elektrit või valgust, õhukesteks kiledeks, mis võivad katta mitmesuguseid pindu, lisab ta. "Selle uue mehhanismi tõttu saab nüüd kasutada ka teist tüüpi polümeere. ütles Stano.
Plastikuga ümbritsetud maailmas on ühiskonnal põhjust olla põnevil järjekordse uue polümeeri pärast, mille mehaanilised omadused on kõike muud kui tavalised, ütles Strano. See aramiid on äärmiselt vastupidav, mis tähendab, et saame asendada igapäevaseid plastmassi, alates värvidest kuni kottideni ja lõpetades toidupakenditega. vähemate ja tugevamate materjalidega.Strano lisas, et jätkusuutlikkuse seisukohast on see ülitugev 2D-polümeer samm õiges suunas, et vabastada maailm plastikust.
Shi En Kim (nagu teda tavaliselt Kimiks kutsutakse) on Malaisias sündinud vabakutseline teaduskirjanik ja 2022. aasta populaarteaduste kevade toimetuse praktikant. Ta on kirjutanud palju teemadel alates ämblikuvõrkude – inimeste või ämblike endi – omapärastest kasutusviisidest kuni prügikorjajateni. avakosmoses.
Boeingi kosmoselaev Starliner ei ole veel rahvusvahelisse kosmosejaama jõudnud, kuid eksperdid on kolmanda katselennu suhtes optimistlikud.
Osaleme programmis Amazon Services LLC Associates, mis on sidusreklaamiprogramm, mille eesmärk on pakkuda meile võimalust teenida tasu, lingitades Amazon.com-ile ja seotud saitidele. Selle saidi registreerimine või kasutamine tähendab meie teenusetingimustega nõustumist.
Postitusaeg: 19. mai-2022