Znanstvenici su stvorili plastiku ekvivalentnu čeliku — čvrstu, ali ne tešku. Plastika, koju kemičari ponekad nazivaju polimerima, klasa je dugolančanih molekula sastavljenih od kratkih ponavljajućih jedinica koje se nazivaju monomeri. Za razliku od prethodnih polimera iste čvrstoće, novi materijal samo dolazi u obliku membrane. Također je 50 puta nepropusniji za zrak od najnepropusnije plastike na tržištu. Još jedan značajan aspekt ovog polimera je njegova jednostavnost sinteze. Proces koji se odvija na sobnoj temperaturi zahtijeva samo jeftine materijale, a polimer se može masovno proizvoditi u velikim pločama debljine samo nanometara. Istraživači su objavili svoja otkrića 2. veljače u časopisu Nature.
Materijal o kojemu je riječ naziva se poliamid, navojna mreža molekularnih jedinica amida (amidi su kemijske skupine dušika vezane na atome ugljika vezane kisikom). Takvi polimeri uključuju Kevlar, vlakno koje se koristi za izradu pancirnih prsluka, i Nomex, protupožarni otporna tkanina. Poput kevlara, molekule poliamida u novom materijalu povezane su jedna s drugom vodikovim vezama duž cijele duljine svojih lanaca, što povećava ukupnu čvrstoću materijala.
"Oni se drže zajedno kao čičak", rekao je glavni autor Michael Strano, kemijski inženjer s MIT-a. Razbijanje materijala zahtijeva ne samo kidanje pojedinačnih molekularnih lanaca, već i prevladavanje ogromnih međumolekularnih vodikovih veza koje prožimaju cijeli polimerni snop.
Osim toga, novi polimeri mogu automatski formirati ljuskice. To čini materijal lakim za obradu, jer se može napraviti u tanke filmove ili koristiti kao tankoslojni površinski premaz. Tradicionalni polimeri imaju tendenciju rasti kao linearni lanci ili se opetovano granaju i veza u tri dimenzije, bez obzira na orijentaciju. No, Stranovi polimeri rastu na jedinstven način u 2D oblikujući nanoplohe.
“Možete li skupiti na komad papira? Ispostavilo se da u većini slučajeva to ne možete učiniti do našeg rada," rekao je Strano. "Dakle, pronašli smo novi mehanizam." U ovom nedavnom radu, njegov je tim prevladao prepreku kako bi omogućio ovo dvodimenzionalno združivanje.
Razlog zašto poliaramidi imaju ravnu strukturu je taj što sinteza polimera uključuje mehanizam koji se naziva autokatalitičko templatiranje: kako se polimer izdužuje i lijepi za građevne blokove monomera, rastuća mreža polimera potiče sljedeće monomere da se kombiniraju samo u pravom smjeru kako bi ojačali sjedinjenje dvodimenzionalna struktura. Istraživači su pokazali da mogu lako premazati polimer u otopini na pločice kako bi stvorili laminate širine inča debljine manje od 4 nanometra. To je gotovo milijunti dio debljine običnog uredskog papira.
Kako bi kvantificirali mehanička svojstva polimernog materijala, istraživači su izmjerili silu potrebnu da se tankom iglom probuše rupe u visećem listu materijala. Ovaj je poliamid doista čvršći od tradicionalnih polimera poput najlona, tkanine koja se koristi za izradu padobrana. Zanimljivo, potrebno je dvostruko više sile da se odvrne ovaj super-čvrsti poliamid od čelika iste debljine. Prema Stranu, tvar se može koristiti kao zaštitni premaz na metalnim površinama, poput furnira automobila, ili kao filter za pročišćavanje vode. U potonjoj funkciji, idealna filtarska membrana mora biti tanka, ali dovoljno jaka da izdrži visoke pritiske bez curenja malih, neugodnih kontaminanata u našu konačnu opskrbu – što savršeno odgovara ovom poliamidnom materijalu.
Strano se u budućnosti nada proširiti metodu polimerizacije na različite polimere izvan ovog analognog kevlara."Polimeri su posvuda oko nas", rekao je. "Oni rade sve." Zamislite pretvaranje mnogo različitih vrsta polimera, čak i onih egzotičnih koji mogu provoditi struju ili svjetlost, u tanke filmove koji mogu prekriti različite površine, dodaje on. "Zbog ovog novog mehanizma, možda se sada mogu koristiti druge vrste polimera," rekao je Stano.
U svijetu okruženom plastikom, društvo ima razloga biti uzbuđeno zbog još jednog novog polimera čija su mehanička svojstva sve samo ne uobičajena, rekao je Strano. Ovaj je aramid iznimno izdržljiv, što znači da možemo zamijeniti svakodnevnu plastiku, od boja do vrećica do ambalaže za hranu, s manje i jačih materijala.Strano je dodao da je sa stajališta održivosti ovaj super-jaki 2D polimer korak u pravom smjeru za oslobađanje svijeta od plastike.
Shi En Kim (kako je obično zovu Kim) slobodna je znanstvena spisateljica rođena u Maleziji i urednička pripravnica Popular Science Spring 2022. Opširno je pisala o temama u rasponu od neobične upotrebe paučine - ljudi ili samih paukova - do skupljača smeća u svemiru.
Boeingova svemirska letjelica Starliner tek treba stići do Međunarodne svemirske postaje, no stručnjaci su optimistični glede trećeg probnog leta.
Sudionici smo programa Amazon Services LLC Associates, affiliate oglašivačkog programa osmišljenog da nam omogući način zarađivanja naknada povezivanjem na Amazon.com i pridruženim stranicama. Registracija ili korištenje ove stranice znači prihvaćanje naših Uvjeta pružanja usluge.
Vrijeme objave: 19. svibnja 2022