Para ilmuwan telah menciptakan plastik yang setara dengan baja — kuat namun tidak berat. Plastik, yang kadang-kadang disebut oleh ahli kimia sebagai polimer, adalah kelas molekul rantai panjang yang terdiri dari unit berulang pendek yang disebut monomer. Tidak seperti polimer sebelumnya yang memiliki kekuatan yang sama, bahan baru ini hanya hadir dalam bentuk membran. Plastik ini juga 50 kali lebih kedap udara dibandingkan plastik yang paling kedap air di pasaran. Aspek penting lainnya dari polimer ini adalah kesederhanaan sintesisnya. Prosesnya, yang dilakukan pada suhu kamar, hanya membutuhkan bahan yang murah, dan polimer dapat diproduksi secara massal dalam lembaran besar yang tebalnya hanya nanometer. Para peneliti melaporkan temuan mereka pada 2 Februari di jurnal Nature.
Bahan yang dimaksud disebut poliamida, yaitu jaringan berulir unit molekul amida (amida adalah kelompok kimia nitrogen yang terikat pada atom karbon yang terikat oksigen). Polimer tersebut termasuk Kevlar, serat yang digunakan untuk membuat rompi antipeluru, dan Nomex, bahan pemadam kebakaran. kain tahan.Seperti Kevlar, molekul poliamida dalam material baru dihubungkan satu sama lain melalui ikatan hidrogen di sepanjang rantainya, yang meningkatkan kekuatan material secara keseluruhan.
“Mereka saling menempel seperti Velcro,” kata penulis utama Michael Strano, seorang insinyur kimia MIT. Merobek bahan tidak hanya membutuhkan pemutusan rantai molekul individu, tetapi juga mengatasi ikatan hidrogen antarmolekul raksasa yang menembus seluruh ikatan polimer.
Selain itu, polimer baru dapat secara otomatis membentuk serpihan. Hal ini membuat material mudah untuk diproses, karena dapat dibuat menjadi film tipis atau digunakan sebagai pelapis permukaan film tipis. Polimer tradisional cenderung tumbuh sebagai rantai linier, atau berulang kali bercabang dan membentuk serpihan. tautan dalam tiga dimensi, apa pun orientasinya. Namun polimer Strano tumbuh dengan cara yang unik dalam 2D untuk membentuk lembaran nano.
“Bisakah kamu mengumpulkannya di selembar kertas? Ternyata, dalam banyak kasus, Anda tidak dapat melakukannya sampai kami berhasil,” kata Strano. “Jadi, kami menemukan mekanisme baru.” Dalam penelitian terbaru ini, timnya mengatasi rintangan untuk memungkinkan agregasi dua dimensi ini.
Alasan poliamida memiliki struktur planar adalah karena sintesis polimer melibatkan mekanisme yang disebut templating autokatalitik: ketika polimer memanjang dan menempel pada blok penyusun monomer, jaringan polimer yang berkembang menginduksi monomer berikutnya untuk hanya Bergabung ke arah yang benar untuk memperkuat penyatuan monomer. struktur dua dimensi. Para peneliti menunjukkan bahwa mereka dapat dengan mudah melapisi polimer dalam larutan ke wafer untuk membuat laminasi selebar satu inci dengan tebal kurang dari 4 nanometer. Itu hampir sepersejuta ketebalan kertas kantor biasa.
Untuk mengukur sifat mekanik bahan polimer, para peneliti mengukur gaya yang diperlukan untuk membuat lubang pada lembaran bahan yang tersuspensi dengan jarum halus. Poliamida ini memang lebih kaku dibandingkan polimer tradisional seperti nilon, kain yang digunakan untuk membuat parasut. Hebatnya, Dibutuhkan tenaga dua kali lebih besar untuk melepaskan poliamida super kuat ini dibandingkan baja dengan ketebalan yang sama. Menurut Strano, zat tersebut dapat digunakan sebagai lapisan pelindung pada permukaan logam, seperti veneer mobil, atau sebagai filter untuk menjernihkan air. Dalam fungsi terakhir, membran filter yang ideal harus tipis namun cukup kuat untuk menahan tekanan tinggi tanpa membocorkan kontaminan kecil yang mengganggu ke dalam pasokan akhir kami – sangat cocok untuk bahan poliamida ini.
Di masa depan, Strano berharap dapat memperluas metode polimerisasi ke berbagai polimer di luar analog Kevlar ini. “Polimer ada di sekitar kita,” katanya. “Polimer melakukan segalanya.” Bayangkan mengubah berbagai jenis polimer, bahkan polimer eksotik yang dapat menghantarkan listrik atau cahaya, menjadi film tipis yang dapat menutupi berbagai permukaan, tambahnya. “Karena mekanisme baru ini, mungkin jenis polimer lain kini dapat digunakan,” kata Stano.
Di dunia yang dikelilingi oleh plastik, masyarakat mempunyai alasan untuk gembira dengan polimer baru lainnya yang sifat mekaniknya tidak biasa, kata Strano. Aramid ini sangat tahan lama, yang berarti kita dapat menggantikan plastik sehari-hari, mulai dari cat, tas, hingga kemasan makanan, dengan bahan yang lebih sedikit dan lebih kuat. Strano menambahkan bahwa dari sudut pandang keberlanjutan, polimer 2D super kuat ini merupakan langkah ke arah yang tepat untuk membebaskan dunia dari plastik.
Shi En Kim (begitu dia biasa dipanggil Kim) adalah seorang penulis sains lepas kelahiran Malaysia dan pekerja magang editorial Popular Science Spring 2022. Dia telah banyak menulis tentang topik-topik mulai dari penggunaan sarang laba-laba yang unik—manusia atau laba-laba itu sendiri—hingga pemulung di luar angkasa.
Pesawat luar angkasa Boeing Starliner belum mencapai Stasiun Luar Angkasa Internasional, tetapi para ahli optimis tentang uji terbang ketiga.
Kami adalah peserta dalam Amazon Services LLC Associates Program, sebuah program periklanan afiliasi yang dirancang untuk memberikan cara bagi kami untuk memperoleh biaya dengan menghubungkan ke Amazon.com dan situs afiliasinya. Mendaftar atau menggunakan situs ini merupakan penerimaan terhadap Ketentuan Layanan kami.
Waktu posting: 19 Mei-2022