Os cientistas criaram um plástico equivalente ao aço – forte, mas não pesado. Os plásticos, que os químicos às vezes chamam de polímeros, são uma classe de moléculas de cadeia longa compostas de unidades curtas de repetição chamadas monômeros. vem em forma de membrana.É também 50 vezes mais hermético que o plástico mais impermeável do mercado.Outro aspecto notável deste polímero é a sua simplicidade de síntese.O processo, que ocorre à temperatura ambiente, requer apenas materiais baratos, e o O polímero pode ser produzido em massa em grandes folhas com apenas nanômetros de espessura. Os pesquisadores relatam suas descobertas em 2 de fevereiro na revista Nature.
O material em questão é chamado de poliamida, uma rede roscada de unidades moleculares de amida (amidas são grupos químicos de nitrogênio ligados a átomos de carbono ligados a oxigênio). Esses polímeros incluem Kevlar, uma fibra usada para fazer coletes à prova de balas, e Nomex, um material anti-fogo. tecido resistente.Como o Kevlar, as moléculas de poliamida no novo material estão ligadas entre si por ligações de hidrogênio ao longo de todo o comprimento de suas cadeias, o que aumenta a resistência geral do material.
“Eles ficam juntos como velcro”, disse o autor principal Michael Strano, engenheiro químico do MIT. Rasgar materiais requer não apenas quebrar cadeias moleculares individuais, mas também superar as gigantescas ligações de hidrogênio intermoleculares que permeiam todo o feixe de polímero.
Além disso, os novos polímeros podem formar flocos automaticamente. Isso torna o material fácil de processar, pois pode ser transformado em filmes finos ou usado como revestimento superficial de filme fino. ligam-se em três dimensões, independentemente da orientação. Mas os polímeros de Strano crescem de uma maneira única em 2D para formar nanofolhas.
“Você pode agregar em um pedaço de papel? Acontece que, na maioria dos casos, você não pode fazer isso até o nosso trabalho”, disse Strano. “Então, encontramos um novo mecanismo.” Neste trabalho recente, sua equipe superou um obstáculo para tornar possível essa agregação bidimensional.
A razão pela qual as poliaramidas têm uma estrutura plana é que a síntese do polímero envolve um mecanismo chamado modelo autocatalítico: à medida que o polímero se alonga e adere aos blocos de construção do monômero, a crescente rede polimérica induz os monômeros subsequentes a se combinarem apenas na direção certa para fortalecer a união do estrutura bidimensional. Os pesquisadores demonstraram que poderiam facilmente revestir o polímero em solução em wafers para criar laminados de uma polegada de largura com menos de 4 nanômetros de espessura. Isso é quase um milionésimo da espessura do papel normal de escritório.
Para quantificar as propriedades mecânicas do material polimérico, os pesquisadores mediram a força necessária para fazer furos em uma folha suspensa de material com uma agulha fina. Esta poliamida é de fato mais rígida do que os polímeros tradicionais como o náilon, o tecido usado para fazer pára-quedas. é preciso o dobro de força para desparafusar essa poliamida superforte do que um aço da mesma espessura. Segundo Strano, a substância pode ser usada como revestimento protetor em superfícies metálicas, como folheados de automóveis, ou como filtro para purificar água. Nesta última função, a membrana de filtro ideal precisa ser fina, mas forte o suficiente para suportar altas pressões sem vazar pequenos contaminantes incômodos em nosso suprimento final – um ajuste perfeito para este material de poliamida.
No futuro, Strano espera estender o método de polimerização a diferentes polímeros além deste análogo do Kevlar. “Os polímeros estão ao nosso redor”, disse ele. “Eles fazem tudo”. Imagine transformar muitos tipos diferentes de polímeros, mesmo os exóticos que podem conduzir eletricidade ou luz, em filmes finos que podem cobrir uma variedade de superfícies, acrescenta. “Devido a este novo mecanismo, talvez outros tipos de polímeros possam agora ser usados”, diz ele. Stano disse.
Num mundo rodeado de plásticos, a sociedade tem motivos para estar entusiasmada com outro novo polímero cujas propriedades mecânicas são tudo menos comuns, disse Strano. Esta aramida é extremamente durável, o que significa que podemos substituir os plásticos do dia-a-dia, desde tintas a sacos e embalagens de alimentos, com menos materiais e mais fortes. Strano acrescentou que, do ponto de vista da sustentabilidade, este polímero 2D superforte é um passo na direção certa para libertar o mundo do plástico.
Shi En Kim (como geralmente é chamada de Kim) é uma escritora científica freelance nascida na Malásia e estagiária editorial da Popular Science Spring 2022. Ela escreveu extensivamente sobre tópicos que vão desde os usos peculiares de teias de aranha - humanos ou as próprias aranhas - até coletores de lixo. no espaço sideral.
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Horário da postagem: 19 de maio de 2022