Gli scienziati hanno creato plastica equivalente all'acciaio-forti ma non pesanti. Plastics, che i chimici a volte chiamano polimeri, sono una classe di molecole a catena lunga costituita da brevi unità ripetute chiamate monomeri. Onnamente polimeri della stessa forza, solo il nuovo materiale, il nuovo materiale è disponibile in forma di membrana. È anche 50 volte più ermetico della plastica più impermeabile sul mercato. Un'altra parte notevole di questo polimero è la sua semplicità di sintesi. Il processo, che si svolge a temperatura ambiente, richiede solo materiali a basso costo e il polimero può essere prodotto in serie in grandi fogli di spessore solo nanometri. I ricercatori riportano i loro risultati del 2 febbraio nella rivista Nature.
Il materiale in questione è chiamato poliammide, una rete filettata di unità molecolari ammidiche (le ammidi sono gruppi chimici di azoto attaccati ad atomi di carbonio legati all'ossigeno). Tci polimeri includono kevlar, una fibra usata per creare giubbotti a prova di proiettile e Nomex, un incendio tessuto resistente. come kevlar, le molecole di poliammide nel nuovo materiale sono collegate tra loro da legami idrogeno lungo l'intera lunghezza del loro catene, che migliorano la forza generale del materiale.
"Si uniscono come il velcro", ha dichiarato l'autore principale Michael Strano, un ingegnere chimico del MIT. I materiali da bloccare non richiedono non solo rompere le singole catene molecolari, ma anche superare i giganteschi legami idrogeno intermolecolari che permeano l'intero fascio di polimero.
Inoltre, i nuovi polimeri possono formare automaticamente i fiocchi. Ciò rende il materiale facile da elaborare, in quanto può essere trasformato in film sottili o utilizzati come rivestimento superficiale a film sottile. I polimeri tradizionali tendono a crescere come catene lineari o ramificate ripetutamente e Link in tre dimensioni, indipendentemente dall'orientamento. Ma i polimeri di Strano crescono in modo unico in 2D per formare nanosheet.
“Puoi aggregarsi su un pezzo di carta? Si scopre, nella maggior parte dei casi, non puoi farlo fino al nostro lavoro ", ha detto Strano." Quindi, abbiamo trovato un nuovo meccanismo. " In questo recente lavoro, il suo team ha superato un ostacolo per rendere possibile questa aggregazione bidimensionale.
The reason polyaramides have a planar structure is that polymer synthesis involves a mechanism called autocatalytic templating: as the polymer lengthens and sticks to the monomer building blocks, the growing polymer network induces subsequent monomers to only Combine in the right direction to strengthen the union of the due. Struttura dimensionale. I ricercatori hanno dimostrato che potevano facilmente ricoprire il polimero in soluzione su wafer per creare pollici a livello di pollice Laminati di spessore meno di 4 nanometri. Questo è quasi un milione di lo spessore della normale carta da ufficio.
Per quantificare le proprietà meccaniche del materiale polimerico, i ricercatori hanno misurato la forza necessaria per colpire i fori in un foglio di materiale sospeso con un ago sottile. Questa poliammide è effettivamente più rigida dei polimeri tradizionali come il nylon, il tessuto utilizzato per produrre paracadute. Ci vuole il doppio della forza per svitare questa poliammide super forte dell'acciaio dello stesso spessore. Accettando a Strano, la sostanza può essere usata come Un rivestimento protettivo su superfici metalliche, come impiallacciature per auto, o come filtro per purificare l'acqua. In quest'ultima funzione, la membrana del filtro ideale deve essere abbastanza sottile ma abbastanza forte da resistere alle alte pressioni senza perde piccoli contaminanti fastidiosi nella nostra alimentazione finale - Una soluzione perfetta per questo materiale di poliammide.
In futuro, Strano spera di estendere il metodo di polimerizzazione a diversi polimeri oltre questo analogo del kevlar. "I polimeri sono tutti intorno a noi", ha detto. "Fanno tutto". Immagina di trasformare molti tipi diversi di polimeri, anche quelli esotici che possono condurre elettricità o luce, in film sottili che possono coprire una varietà di superfici, aggiunge. ”A causa di questo nuovo meccanismo, forse altri tipi di polimeri possono ora essere usati”, ” Disse Stano.
In un mondo circondato da materie plastiche, la società ha motivo di essere entusiasta di un altro nuovo polimero le cui proprietà meccaniche sono tutt'altro che ordinarie, ha detto Strano. Questa aramide è estremamente resistente, il che significa che possiamo sostituire la plastica quotidiana, dalle vernici alle borse agli imballaggi alimentari, Con meno e materiali più forti. Strano ha aggiunto che dal punto di vista della sostenibilità, questo polimero 2D super forte è un passo nella giusta direzione per liberare il mondo dalla plastica.
Shi en Kim (come di solito viene chiamata Kim) è una scrittrice scientifica freelance di origine malese e il popolare stagista editoriale della scienza 2022. nello spazio esterno.
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Tempo post: 19-19-2022