Wetenschappers hebben plastic gecreëerd die gelijkwaardig is aan staal-sterk maar niet zwaar. Plastics, die chemici soms polymeren noemen, zijn een klasse van moleculen met lange ketens bestaande uit korte herhalende eenheden die monomeren worden genoemd. In tegenstelling tot eerdere polymeren van dezelfde sterkte, het nieuwe materiaal komt alleen in membraanvorm. Plaats bij kamertemperatuur, vereist alleen goedkope materialen en het polymeer kan massa worden geproduceerd in grote vellen die slechts nanometer dik zijn. De onderzoekers rapporteren hun bevindingen 2 februari in het tijdschrift Nature.
Het materiaal in kwestie wordt een polyamide genoemd, een schroefdraadnetwerk van amidemoleculaire eenheden (amides zijn stikstofchemische groepen bevestigd aan zuurstofgebonden koolstofatomen). Such polymeren omvatten Kevlar, een vezel die wordt gebruikt om kogelvrije vesten te maken, en een brandweer. hun ketens, die de algehele sterkte van het materiaal verbetert.
"Ze blijven bij elkaar als klittenband," zei hoofdauteur Michael Strano, een MIT -chemisch ingenieur. Dagende materialen vereist niet alleen het breken van individuele moleculaire ketens, maar ook het overwinnen van de gigantische intermoleculaire waterstofbindingen die de hele polymeerbundel doordringen.
Bovendien kunnen de nieuwe polymeren automatisch vlokken vormen. Dit maakt het materiaal gemakkelijk te verwerken, omdat het kan worden gemaakt in dunne films of gebruikt als een dunne-filmoppervlakcoating. Traditionele polymeren groeien als lineaire ketens, of herhaaldelijk vertakken en herhaaldelijk in drie dimensies, ongeacht de oriëntatie.
"Kun je je verzamelen op een stuk papier? Het blijkt dat je het in de meeste gevallen niet kunt doen tot ons werk," zei Strano. "Dus hebben we een nieuw mechanisme gevonden." In dit recente werk overwon zijn team een hindernis om deze tweedimensionale aggregatie mogelijk te maken.
De reden dat polyaramiden een vlakke structuur hebben, is dat polymeersynthese een mechanisme met zich meebrengt dat autokatalytische sjablating wordt genoemd: terwijl het polymeer verlengt en vasthoudt aan de monomeerbouwstenen, leidt het groeiende polymeernetwerk in opzwerven om de unie te versterken van de twee. Dimensionale structuur. nanometers dik. dat is bijna een miljoenste dikte van regulier kantoorpapier.
Om de mechanische eigenschappen van het polymeermateriaal te kwantificeren, hebben de onderzoekers de kracht gemeten die nodig is om gaten in een gesuspendeerd vel materiaal met een fijne naald te porren. Beschermende coating op metalen oppervlakken, zoals autusineer, of als een filter om water te zuiveren. In de laatste functie moet het ideale filtermembraan dun maar sterk genoeg zijn om hoge drukken te weerstaan zonder kleine, hinderlijke verontreinigingen in onze uiteindelijke voeding te lekken - een perfecte pasvorm voor dit polyamidemateriaal.
In de toekomst hoopt Strano de polymerisatiemethode uit te breiden naar verschillende polymeren buiten dit Kevlar -analoog. "Polymeren zijn overal om ons heen," zei hij. "Ze doen alles." Stel je voor dat je veel verschillende soorten polymeren maakt, zelfs exotische die elektriciteit of licht kunnen leiden, in dunne films die een verscheidenheid aan oppervlakken kunnen bedekken, voegt hij eraan toe. ”Vanwege dit nieuwe mechanisme kunnen misschien andere soorten polymeren nu worden gebruikt, 'zei Stano.
In een wereld omringd door kunststoffen, heeft de samenleving reden om enthousiast te zijn over een ander nieuw polymeer wiens mechanische eigenschappen alles behalve gewoon zijn, zei Strano.
Shi en Kim (zoals ze meestal Kim wordt genoemd) is een in Maleisische freelance freelance wetenschap en populaire Science Spring 2022 redactionele stagiair. Ze heeft uitgebreid geschreven over onderwerpen variërend van het eigenzinnige gebruik van spinnenwebben-mensen of de spinnen zelf-tot vuilnisbakken in de buitenruimte.
Boeing's Starliner Spacecraft moet het internationale ruimtestation nog bereiken, maar experts zijn optimistisch over een derde testvlucht.
Wij zijn een deelnemer aan het Amazon Services LLC Associates -programma, een aangesloten advertentieprogramma dat is ontworpen om een manier voor ons te bieden om kosten te verdienen door te linken naar Amazon.com en gelieerde sites. Het registreren of gebruiken van deze site vormt acceptatie van onze servicevoorwaarden.
Posttijd: 19-2022