Научниците создадоа пластика еквивалентна на челик - силна, но не и тешка. Пластиката, која хемичарите понекогаш ја нарекуваат полимери, се класа на молекули со долг синџир составена од кратки повторливи единици наречени мономери. За разлика од претходните полимери со иста јачина, само новиот материјал доаѓа во форма на мембрана. Исто така е 50 пати повеќе херметички од најнепропустливата пластика на пазарот. Друг значаен аспект на овој полимер е неговата едноставност на синтеза. Процесот, кој се одвива на собна температура, бара само евтини материјали, а полимерот може масовно да се произведува во големи листови со дебелина од само нанометри. Истражувачите ги известуваат своите наоди на 2 февруари во списанието Nature.
Материјалот за кој станува збор се нарекува полиамид, навојна мрежа од амидни молекуларни единици (амидите се азотни хемиски групи поврзани со атоми на јаглерод поврзани со кислород). Таквите полимери вклучуваат кевлар, влакно што се користи за правење елеци отпорни на куршуми и Номекс, огноотпорен Отпорна ткаенина. Како Кевлар, молекулите на полиамид во новиот материјал се поврзани една со друга со водородни врски по целата должина на нивните синџири, што ја подобрува целокупната јачина на материјалот.
„Тие се држат заедно како велкро“, вели водечкиот автор Мајкл Страно, хемиски инженер од МИТ. За кинење на материјалите не е потребно само кршење на поединечни молекуларни синџири, туку и надминување на џиновските меѓумолекуларни водородни врски што продираат низ целиот полимерен пакет.
Покрај тоа, новите полимери можат автоматски да формираат снегулки. Ова го прави материјалот лесен за обработка, бидејќи може да се направи во тенки филмови или да се користи како површинска обвивка со тенок филм. Традиционалните полимери имаат тенденција да растат како линеарни синџири или постојано да се разгрануваат и врска во три димензии, без оглед на ориентацијата. Но полимерите на Страно растат на уникатен начин во 2D за да формираат нанолистови.
„Можете ли да се соберете на парче хартија? Излегува, во повеќето случаи, не можете да го направите тоа додека нашата работа“, рече Страно. „Значи, најдовме нов механизам“. Во оваа неодамнешна работа, неговиот тим надмина пречка за да ја овозможи оваа дводимензионална агрегација.
Причината поради која полиарамидите имаат рамна структура е тоа што синтезата на полимерот вклучува механизам наречен автокаталитичко обликување: како што полимерот се издолжува и се држи до градежните блокови на мономерот, растечката полимерна мрежа ги поттикнува следните мономери само да се комбинираат во вистинската насока за да се зајакне соединувањето на Дводимензионална структура. Истражувачите покажаа дека лесно можат да го обложат полимерот во раствор на наполитанки за да создадат ламинати со ширина од инчи со дебелина помала од 4 нанометри. Тоа е речиси еден милионти дел од дебелината на обичната канцелариска хартија.
За да ги квантифицираат механичките својства на полимерниот материјал, истражувачите ја измериле силата потребна за да се отворат дупки во суспендираниот лист материјал со фина игла. Овој полиамид е навистина поцврст од традиционалните полимери како најлон, ткаенината што се користи за правење падобрани. Потребна е двојно поголема сила за да се одврти овој суперсилен полиамид од челикот со иста дебелина.Според Страно, супстанцијата може да се користи како заштитна обвивка на метални површини, како што се фурнирите за автомобили, или како филтер за прочистување на водата. Во последната функција, идеалната мембрана за филтрирање треба да биде тенка, но доволно силна за да издржи високи притисоци без да истекуваат мали, непријатни загадувачи во нашата конечна понуда - совршено одговара за овој полиамид материјал.
Во иднина, Страно се надева дека ќе го прошири методот на полимеризација на различни полимери надвор од овој аналог на Кевлар.“ Полимерите се насекаде околу нас“, рече тој. Замислете да претворите многу различни видови полимери, дури и егзотични кои можат да спроведат струја или светлина, во тенки фолии кои можат да покриваат различни површини, додава тој. - рече Стано.
Во свет опкружен со пластика, општеството има причина да биде возбудено за уште еден нов полимер чии механички својства се сè само не обични, рече Страно. Овој арамид е исклучително издржлив, што значи дека можеме да ја замениме секојдневната пластика, од бои до кеси до пакување храна, со помалку и поцврсти материјали.Страно додаде дека од гледна точка на одржливост, овој суперсилен 2D полимер е чекор во вистинската насока за ослободување на светот од пластика.
Ши Ен Ким (како што обично ја нарекуваат Ким) е хонорарна научна писателка родена во Малезија и стажант во уредничкиот уредник на популарната наука пролет 2022 година. Таа опширно пишуваше на теми кои се движат од чудната употреба на пајажината - луѓето или самите пајаци - до собирачите на ѓубре во вселената.
Вселенското летало Старлајнер на Боинг допрва треба да стигне до Меѓународната вселенска станица, но експертите се оптимисти за трет пробен лет.
Ние сме учесник во Програмата за соработници на Amazon Services LLC, програма за придружно рекламирање дизајнирана да обезбеди начин да заработиме такси преку поврзување со Amazon.com и поврзаните страници. Регистрирањето или користењето на оваа страница претставува прифаќање на нашите Услови за користење.
Време на објавување: мај-19-2022 година