Mokslininkai sukūrė plastiką, lygiavertį plienui – tvirtą, bet ne sunkų.Plastikai, kuriuos chemikai kartais vadina polimerais, yra ilgos grandinės molekulių klasė, sudaryta iš trumpų pasikartojančių vienetų, vadinamų monomerais. Skirtingai nuo ankstesnių tokio pat stiprumo polimerų, naujoji medžiaga tik yra membranos pavidalo.Jis taip pat yra 50 kartų sandaresnis nei pats nepralaidiausias plastikas rinkoje.Kitas svarbus šio polimero aspektas yra jo sintezės paprastumas.Procesui, kuris vyksta kambario temperatūroje, reikia tik pigių medžiagų, o polimeras gali būti masiškai gaminamas dideliais lakštais, kurių storis yra tik nanometrai. Tyrėjai praneša apie savo išvadas vasario 2 d. žurnale Nature.
Nagrinėjama medžiaga vadinama poliamidu, srieginiu amido molekulinių vienetų tinklu (amidai yra azoto cheminės grupės, prijungtos prie anglies atomų, sujungtų su deguonimi). Tokie polimerai yra kevlaras, pluoštas, naudojamas neperšaunamų liemenių gamybai, ir Nomex, ugniai atspari medžiaga. atsparus audinys.Kaip ir kevlaras, naujojoje medžiagoje esančios poliamido molekulės yra sujungtos viena su kita vandeniliniais ryšiais per visą grandinių ilgį, o tai padidina bendrą medžiagos stiprumą.
"Jie sulimpa kaip Velcro", - sakė pagrindinis autorius Michaelas Strano, MIT chemijos inžinierius. Norint suplėšyti medžiagas, reikia ne tik nutraukti atskiras molekulines grandines, bet ir įveikti milžiniškus tarpmolekulinius vandenilio ryšius, kurie persmelkia visą polimero pluoštą.
Be to, nauji polimerai gali automatiškai suformuoti dribsnius. Dėl to medžiaga lengvai apdorojama, nes iš jos galima padaryti plonas plėveles arba naudoti kaip plonasluoksnę paviršiaus dangą.Tradiciniai polimerai linkę augti kaip linijinės grandinės arba pakartotinai išsišakoti ir jungtis trimis matmenimis, neatsižvelgiant į orientaciją. Tačiau Strano polimerai auga unikaliu būdu 2D formatu, sudarydami nanoskopus.
„Ar galite suvesti ant popieriaus lapo? Pasirodo, daugeliu atvejų jūs negalite to padaryti, kol nedirbame“, – sakė Strano.“ Taigi, mes radome naują mechanizmą. Šiame naujausiame darbe jo komanda įveikė kliūtį, kad šis dvimatis agregavimas būtų įmanomas.
Priežastis, dėl kurios poliaramidai turi plokščią struktūrą, yra ta, kad polimero sintezė apima mechanizmą, vadinamą autokataliziniu šablonu: kai polimeras ilgėja ir prilimpa prie monomero statybinių blokų, augantis polimerų tinklas skatina tolesnius monomerus tik jungtis tinkama kryptimi, kad sustiprintų monomerų jungtį. dvimatė struktūra. Tyrėjai įrodė, kad jie gali lengvai padengti polimerą tirpale ant plokštelių, kad sukurtų mažesnio nei 4 nanometrų storio colių pločio laminatus. Tai beveik milijonas įprasto biuro popieriaus storio.
Norėdami kiekybiškai įvertinti polimerinės medžiagos mechanines savybes, mokslininkai išmatavo jėgą, reikalingą plona adata išdurti skylutes pakabintame medžiagos lakšte. Šis poliamidas iš tiesų yra standesnis už tradicinius polimerus, tokius kaip nailonas, audinys, naudojamas parašiutams gaminti. atsukti šį ypač stiprų poliamidą reikia dvigubai daugiau jėgos nei tokio paties storio plieną. Strano teigimu, medžiaga gali būti naudojama kaip apsauginė danga ant metalinių paviršių, pavyzdžiui, automobilių faneruotės, arba kaip filtras vandeniui valyti. Taikant pastarąją funkciją, ideali filtro membrana turi būti plona, bet pakankamai stipri, kad atlaikytų aukštą slėgį ir nepatektų į galutinį tiekimą smulkių, kenksmingų teršalų – puikiai tiktų šiai poliamidinei medžiagai.
Ateityje Strano tikisi išplėsti polimerizacijos metodą ir taikyti kitus polimerus, ne tik šį kevlaro analogą.“ Polimerai yra visur aplink mus“, – sakė jis. Įsivaizduokite, kad daugybę skirtingų polimerų, net egzotiškų, galinčių laiduoti elektrą ar šviesą, paverčiate plonomis plėvelėmis, kurios gali padengti įvairius paviršius, priduria jis.“ Dėl šio naujo mechanizmo dabar gali būti naudojami ir kitų rūšių polimerai. Stano pasakė.
Pasaulyje, kurį supa plastikai, visuomenė turi pagrindo jaudintis dėl dar vieno naujo polimero, kurio mechaninės savybės nėra įprastos, sakė Strano. Šis aramidas yra itin patvarus, o tai reiškia, kad galime pakeisti kasdienį plastiką – nuo dažų iki maišelių iki maisto pakuočių. su mažiau ir tvirtesnių medžiagų.Strano pridūrė, kad tvarumo požiūriu šis itin stiprus 2D polimeras yra žingsnis teisinga kryptimi, siekiant išlaisvinti pasaulį nuo plastiko.
Shi En Kim (kaip ji paprastai vadinama Kim) yra Malaizijoje gimusi laisvai samdoma mokslo rašytoja ir 2022 m. Populiaraus mokslo pavasario redakcinė praktikantė. Ji daug rašė įvairiomis temomis: nuo keistų voratinklių naudojimo – žmonių ar pačių vorų – iki šiukšlių rinkėjų. kosmose.
„Boeing“ erdvėlaivis „Starliner“ dar nepasiekė Tarptautinės kosminės stoties, tačiau ekspertai optimistiškai vertina trečiąjį bandomąjį skrydį.
Mes dalyvaujame „Amazon Services LLC Associates“ programoje – filialų reklamavimo programoje, sukurtoje tam, kad galėtume uždirbti mokesčių, susiejant su Amazon.com ir susijusiomis svetainėmis. Registruodamiesi ar naudodami šią svetainę sutinkame su paslaugų teikimo sąlygomis.
Paskelbimo laikas: 2022-05-19