A tudósok az acéllal egyenértékű műanyagot hoztak létre – erős, de nem nehéz. A műanyagok, amelyeket a vegyészek néha polimereknek neveznek, a hosszú láncú molekulák egy osztálya, amelyek rövid, ismétlődő egységekből, úgynevezett monomerekből állnak. A korábbi, ugyanolyan erősségű polimerekkel ellentétben az új anyag csak membrán formájában kapható.50-szer légtömörebb is, mint a piacon kapható legáteresztőbb műanyag. Egy másik figyelemre méltó tulajdonsága ennek a polimernek a szintézis egyszerűsége. A szobahőmérsékleten végbemenő eljáráshoz csak olcsó anyagokra van szükség, és a polimer tömegesen előállítható nagy, csak nanométer vastag lapokban.A kutatók február 2-án számolnak be eredményeikről a Nature folyóiratban.
A szóban forgó anyagot poliamidnak nevezik, ami amid molekulaegységek menetes hálózata (az amidok nitrogén kémiai csoportok, amelyek oxigénkötésű szénatomokhoz kapcsolódnak). Ilyen polimerek közé tartozik a kevlár, a golyóálló mellények gyártásához használt szál, és a Nomex, egy tűzálló anyag. ellenálló szövet.A kevlárhoz hasonlóan az új anyagban a poliamid molekulák hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz láncuk teljes hosszában, ami növeli az anyag szilárdságát.
„Úgy tapadnak össze, mint a tépőzáras” – mondta Michael Strano, a vezető szerző, az MIT vegyészmérnöke. Az anyagok elszakításához nemcsak az egyes molekulaláncok megszakítása szükséges, hanem az óriási molekulák közötti hidrogénkötések leküzdése is, amelyek az egész polimerköteget áthatják.
Ezenkívül az új polimerek automatikusan pelyheket képezhetnek.Ez megkönnyíti az anyag feldolgozását, mivel vékony filmek készíthetők belőle, vagy vékonyréteg-felületi bevonatként használhatók.A hagyományos polimerek általában lineáris láncok formájában nőnek, vagy ismételten elágaznak és link három dimenzióban, az orientációtól függetlenül. A Strano polimerei azonban egyedülálló módon nőnek 2D-ben nanolemezekké.
„Tudsz összesíteni egy darab papíron? Kiderült, hogy a legtöbb esetben nem tudod megcsinálni, amíg a mi munkánk nincs” – mondta Strano. – Tehát találtunk egy új mechanizmust. Ebben a közelmúltban végzett munkájában csapata egy akadályt leküzdött, hogy lehetővé tegye ezt a kétdimenziós összesítést.
A poliaramidok sík szerkezete az, hogy a polimer szintézis egy olyan mechanizmust foglal magában, amelyet autokatalitikus templálásnak neveznek: ahogy a polimer meghosszabbodik és a monomer építőelemekhez tapad, a növekvő polimerhálózat arra készteti a következő monomereket, hogy csak a megfelelő irányban kombinálódjanak, hogy megerősítsék a polimerek egyesülését. kétdimenziós szerkezet. A kutatók bebizonyították, hogy könnyedén bevonhatják az oldatban lévő polimert ostyákra, így 4 nanométernél kisebb vastagságú, hüvelyk széles laminátumokat hozhatnak létre. Ez a hagyományos irodai papír vastagságának csaknem egymillió része.
A polimer anyag mechanikai tulajdonságainak számszerűsítésére a kutatók megmérték az erőt, amely ahhoz szükséges, hogy lyukakat fúrjanak egy felfüggesztett anyaglapba egy finom tűvel. Ez a poliamid valóban merevebb, mint a hagyományos polimerek, például a nylon, az ejtőernyők készítéséhez használt szövet. ennek a szupererős poliamidnak a kicsavarásához kétszer akkora erő szükséges, mint az azonos vastagságú acélhoz. A Strano szerint az anyag használható fémfelületek védőbevonataként, például autófurnérokon, vagy víztisztító szűrőként. Az utóbbi funkciónál az ideális szűrőmembránnak vékonynak, de elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy ellenálljon a nagy nyomásnak anélkül, hogy apró, kellemetlen szennyeződéseket szivárogna a végső készletünkbe – ez tökéletesen illeszkedik ehhez a poliamid anyaghoz.
A jövőben a Strano azt reméli, hogy a polimerizációs módszert a kevlar analógon túlmenően más polimerekre is kiterjesztheti.” A polimerek mindenhol körülvesznek minket” – mondta. Képzelje el, hogy sokféle polimert, még az egzotikusakat is, amelyek képesek vezetni az elektromosságot vagy a fényt, vékony filmekké alakítják, amelyek sokféle felületet beboríthatnak, teszi hozzá.” Az új mechanizmus miatt ma már más típusú polimerek is használhatók.” – mondta Stano.
A műanyagokkal körülvett világban a társadalomnak oka van arra, hogy izgatott legyen egy újabb új polimer miatt, amelynek mechanikai tulajdonságai mindenek, csak nem hétköznapiak, mondta Strano. Ez az aramid rendkívül tartós, ami azt jelenti, hogy helyettesíthetjük a mindennapi műanyagokat, a festékektől a zacskókon át az élelmiszer-csomagolásig. kevesebb és erősebb anyaggal.Strano hozzátette, hogy a fenntarthatóság szempontjából ez a szupererős 2D polimer egy lépés a helyes irányba, hogy megszabadítsuk a világot a műanyagtól.
Shi En Kim (ahogy Kimnek szokták nevezni) egy malajziai születésű szabadúszó tudományos író és a 2022-es Néptudományi Tavasz szerkesztői gyakornoka. Sokat írt a pókháló furcsa felhasználásától – az emberek vagy maguk a pókok – a szemétgyűjtőkig. a világűrben.
A Boeing Starliner űrszondája még nem érte el a Nemzetközi Űrállomást, de a szakértők bizakodóak a harmadik tesztrepüléssel kapcsolatban.
Résztvevői vagyunk az Amazon Services LLC Associates Programnak, egy olyan társhirdetési programnak, amelynek célja, hogy lehetőséget biztosítson számunkra, hogy díjakat keressünk az Amazon.com-ra és a kapcsolódó webhelyekre való hivatkozással. A webhely regisztrációja vagy használata a szolgáltatási feltételeink elfogadását jelenti.
Feladás időpontja: 2022. május 19