Znanstvenici su stvorili plastiku ekvivalentnu čeliku - čvrstu, ali ne i tešku. Plastika, koju kemičari ponekad nazivaju polimerima, klasa je molekula dugog lanca sastavljenih od kratkih ponavljajućih jedinica koje se nazivaju monomeri. Za razliku od prethodnih polimera iste čvrstoće, novi materijal dolazi samo u membranskom obliku. Također je 50 puta hermetičkiji 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 listovima debljine samo nanometara. Istraživači izvještavaju o svojim nalazima 2. veljače u časopisu Nature.
Dotični materijal naziva se poliamid, mreža amidnih molekularnih jedinica (amidi su kemijske skupine dušika vezane za atome ugljika vezane kisikom). Takvi polimeri uključuju Kevlar, vlakno koje se koristi za izradu pancira, i Nomex, tkaninu otpornu na vatru. Poput Kevlara, molekule poliamida u novom materijalu međusobno su povezane vodikovim vezama duž cijele duljine svojih lanaca, što povećava ukupnu čvrstoću materijala.
„Lijepe se poput čička“, rekao je glavni autor Michael Strano, kemijski inženjer s MIT-a. Razdvajanje materijala zahtijeva ne samo kidanje pojedinačnih molekularnih lanaca, već i prevladavanje divovskih intermolekularnih vodikovih veza koje prožimaju cijeli polimerni snop.
Osim toga, novi polimeri mogu automatski formirati pahuljice. To olakšava obradu materijala, jer se može preraditi u tanke filmove ili koristiti kao tankoslojni površinski premaz. Tradicionalni polimeri imaju tendenciju rasta kao linearni lanci ili se više puta granaju i povezuju u tri dimenzije, bez obzira na orijentaciju. Ali Stranovi polimeri rastu na jedinstven način u 2D-u kako bi formirali nanoslojeve.
„Možete li agregirati na komadu papira? Ispada da u većini slučajeva to ne možete učiniti do našeg rada“, rekao je Strano. „Dakle, pronašli smo novi mehanizam.“ U ovom nedavnom radu, njegov tim je prevladao prepreku kako bi omogućio ovu dvodimenzionalnu agregaciju.
Razlog zašto poliaramidi imaju planarnu strukturu jest taj što sinteza polimera uključuje mehanizam koji se naziva autokatalitičko templatiranje: kako se polimer izdužuje i lijepi za monomerne gradivne blokove, rastuća polimerna mreža potiče sljedeće monomere da se kombiniraju samo u pravom smjeru kako bi ojačali sjedinjenje dvodimenzionalne strukture. Istraživači su pokazali da mogu lako premazati polimer u otopini na pločice kako bi stvorili laminate širine jednog 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 za probijanje rupa u suspendiranom sloju materijala finom iglom. Ovaj poliamid je doista krući od tradicionalnih polimera poput najlona, tkanine koja se koristi za izradu padobrana. Zanimljivo je da je potrebna dvostruko veća sila za odvrtanje ovog super jakog poliamida nego 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 membrana filtera mora biti tanka, ali dovoljno jaka da izdrži visoke tlakove bez propuštanja malih, štetnih onečišćujućih tvari u našu konačnu opskrbu - savršeno pristajanje za ovaj poliamidni materijal.
U budućnosti, Strano se nada proširiti metodu polimerizacije na različite polimere izvan ovog kevlarovog analoga. „Polimeri su svuda oko nas“, rekao je. „Oni rade sve.“ Zamislite da mnoge različite vrste polimera, čak i egzotične koji mogu provoditi električnu energiju ili svjetlost, pretvorite u tanke filmove koji mogu prekriti razne površine, dodaje. „Zbog ovog novog mehanizma, možda se sada mogu koristiti i druge vrste polimera“, rekao je Stano.
U svijetu okruženom plastikom, društvo ima razloga za uzbuđenje zbog još jednog novog polimera čija mehanička svojstva nisu ništa drugo do obična, rekao je Strano. Ovaj aramid je izuzetno izdržljiv, što znači da možemo zamijeniti svakodnevnu plastiku, od boja do vrećica i ambalaže za hranu, s manje materijala i jačima. Strano je dodao da je s gledišta održivosti ovaj super jaki 2D polimer korak u pravom smjeru za oslobađanje svijeta od plastike.
Shi En Kim (kako je obično zovu Kim) je slobodna znanstvena spisateljica rođena u Maleziji i urednička pripravnica u časopisu Popular Science za proljeće 2022. Opširno je pisala o temama koje se kreću od neobične upotrebe paučine - ljudi ili samih pauka - do sakupljača smeća u svemiru.
Boeingova svemirska letjelica Starliner još nije stigla do Međunarodne svemirske postaje, ali stručnjaci su optimistični u pogledu trećeg probnog leta.
Sudjelujemo u Amazon Services LLC Associates programu, partnerskom programu oglašavanja osmišljenom kako bismo ostvarili prihod povezivanjem na Amazon.com i povezane stranice. Registracijom ili korištenjem ove stranice prihvaćate naše Uvjete pružanja usluge.
Vrijeme objave: 19. svibnja 2022.