Vísindamenn hafa búið til plast sem jafngildir stáli — sterkt en ekki þungt. Plast, sem efnafræðingar kalla stundum fjölliður, er flokkur langkeðja sameinda sem samanstendur af stuttum endurteknum einingum sem kallast einliður. Ólíkt fyrri fjölliðum með sama styrkleika, er nýja efnið aðeins kemur í himnuformi. Það er líka 50 sinnum loftþéttara en þéttasta plastið á markaðnum. Annar athyglisverður þáttur þessarar fjölliða er einfaldleiki hennar við myndun. Ferlið, sem á sér stað við stofuhita, krefst aðeins ódýrra efna, og Hægt er að fjöldaframleiða fjölliðu í stórum blöðum sem eru aðeins nanómetrar á þykkt. Rannsakendur greina frá niðurstöðum sínum 2. febrúar í tímaritinu Nature.
Efnið sem um ræðir er kallað pólýamíð, þráð net amíð sameindaeininga (amíð eru köfnunarefnisefnahópar tengdir súrefnistengdum kolefnisatómum). Slíkar fjölliður eru meðal annars Kevlar, trefjar sem notaðir eru til að búa til skotheld vesti, og Nomex, eld- þola efni. Eins og Kevlar eru pólýamíð sameindir í nýja efninu tengdar hver við aðra með vetnistengi eftir allri lengd keðju þeirra, sem eykur heildarstyrk efnisins.
„Þeir festast saman eins og velcro,“ sagði aðalhöfundur Michael Strano, efnaverkfræðingur hjá MIT. Til að rífa efni þarf ekki aðeins að rjúfa einstakar sameindakeðjur heldur einnig að sigrast á risastóru millisameindavetnistenginum sem gegnsýra allt fjölliðabúntið.
Að auki geta nýju fjölliðurnar sjálfkrafa myndað flögur. Þetta gerir efnið auðvelt í vinnslu, þar sem það er hægt að gera þunnar filmur eða nota sem þunnt filmu yfirborðshúð. Hefðbundnar fjölliður hafa tilhneigingu til að vaxa sem línulegar keðjur, eða kvíslast ítrekað og hlekkur í þrívídd, óháð stefnu. En fjölliður Strano vaxa á einstakan hátt í 2D til að mynda nanóblöð.
„Geturðu safnað saman á blað? Það kemur í ljós að í flestum tilfellum geturðu ekki gert það fyrr en í vinnunni okkar,“ sagði Strano.“ Þannig að við fundum nýtt kerfi.“ Í þessu nýlega verki tókst teymi hans yfir hindrun til að gera þessa tvívíðu samsöfnun mögulega.
Ástæðan fyrir því að pólýaramíð hafa flata uppbyggingu er sú að fjölliða nýmyndun felur í sér kerfi sem kallast sjálfhvatasniðmát: þar sem fjölliðan lengist og festist við einliða byggingareiningarnar, veldur vaxandi fjölliða neti síðari einliða til að sameinast aðeins í rétta átt til að styrkja tengingu einliða. tvívídd uppbygging. Rannsakendur sýndu fram á að þeir gætu auðveldlega húðað fjölliðuna í lausn á oblátur til að búa til tommubreið lagskipt sem er minna en 4 nanómetrar á þykkt. Það er næstum ein milljónasta þykkt venjulegs skrifstofupappírs.
Til að mæla vélræna eiginleika fjölliða efnisins mældu vísindamennirnir kraftinn sem þarf til að stinga göt á upphengda plötu með fínni nál. Þetta pólýamíð er sannarlega stífara en hefðbundnar fjölliður eins og nylon, efnið sem notað er til að búa til fallhlífar. það þarf tvöfalt meiri kraft til að skrúfa þetta ofursterka pólýamíð af en stál af sömu þykkt.Samkvæmt Strano er hægt að nota efnið sem hlífðarhúð á málmflötum, eins og bílaspón, eða sem síu til að hreinsa vatn. Í seinni aðgerðinni þarf hin fullkomna síuhimna að vera þunn en nógu sterk til að standast háan þrýsting án þess að leka litlum, óþægindum inn í lokabirgðir okkar – sem passar fullkomlega fyrir þetta pólýamíð efni.
Í framtíðinni vonast Strano til að útvíkka fjölliðunaraðferðina í mismunandi fjölliður umfram þessa Kevlar hliðstæðu." Fjölliður eru allt í kringum okkur," sagði hann. "Þeir gera allt." Ímyndaðu þér að breyta mörgum mismunandi tegundum fjölliða, jafnvel framandi sem geta leitt rafmagn eða ljós, í þunnar filmur sem geta þekja margs konar yfirborð,“ bætir hann við. sagði Stano.
Í heimi umkringdur plasti hefur samfélagið ástæðu til að vera spennt fyrir annarri nýrri fjölliðu sem hefur allt annað en venjulegt vélrænni eiginleika, sagði Strano. Þetta aramíð er einstaklega endingargott, sem þýðir að við getum skipt út hversdagsplasti, allt frá málningu til poka til matvælaumbúða, með færri og sterkari efnum.Strano bætti við að frá sjálfbærnisjónarmiði væri þessi ofursterka tvívídd fjölliða skref í rétta átt til að losa heiminn við plast.
Shi En Kim (eins og hún er venjulega kölluð Kim) er sjálfstætt starfandi vísindarithöfundur og fæddur í Malasíu og ritstjórnarnemi í vinsælum vísinda vor 2022. Hún hefur skrifað mikið um efni, allt frá sérkennilegri notkun kóngulóarvefja – mannanna eða köngulóanna sjálfra – til sorphirðumanna. í geimnum.
Starliner geimfar Boeing á enn eftir að komast til alþjóðlegu geimstöðvarinnar en sérfræðingar eru bjartsýnir á þriðja tilraunaflugið.
Við erum þátttakendur í Amazon Services LLC Associates Program, hlutdeildarauglýsingaforriti sem er hannað til að veita okkur leið til að vinna okkur inn gjöld með því að tengja við Amazon.com og tengdar síður. Skráning eða notkun þessa vefs felur í sér samþykki á þjónustuskilmálum okkar.
Birtingartími: 19. maí 2022