Znanstveniki so ustvarili plastiko, enakovredno jeklu – močno, a ne težko. Plastika, ki ji kemiki včasih pravijo polimeri, je razred dolgoverižnih molekul, sestavljenih iz kratkih ponavljajočih se enot, imenovanih monomeri. Za razliko od prejšnjih polimerov enake trdnosti je novi material samo je v obliki membrane. Prav tako je 50-krat bolj neprepustna za zrak kot najbolj neprepustna plastika na trgu. Drug pomemben vidik tega polimera je njegova preprostost sinteze. Postopek, ki poteka pri sobni temperaturi, zahteva le poceni materiale in polimer se lahko množično proizvaja v velikih ploščah, ki so debele le nanometre. Raziskovalci poročajo o svojih ugotovitvah 2. februarja v reviji Nature.
Zadevni material se imenuje poliamid, navojna mreža amidnih molekularnih enot (amidi so dušikove kemične skupine, vezane na ogljikove atome, vezane na kisik). Takšni polimeri vključujejo kevlar, vlakno, ki se uporablja za izdelavo neprebojnih jopičev, in Nomex, protipožarno odporna tkanina. Tako kot kevlar so molekule poliamida v novem materialu med seboj povezane z vodikovimi vezmi vzdolž celotne dolžine njihovih verig, kar poveča splošno trdnost materiala.
»Držijo se skupaj kot ježki,« je povedal glavni avtor Michael Strano, kemijski inženir na MIT. Raztrganje materialov ne zahteva le pretrganja posameznih molekularnih verig, temveč tudi premagovanje velikanskih medmolekularnih vodikovih vezi, ki prežemajo celoten polimerni snop.
Poleg tega lahko novi polimeri samodejno tvorijo kosmiče. Zaradi tega je material enostaven za obdelavo, saj ga je mogoče narediti v tanke plasti ali uporabiti kot tankoslojni površinski premaz. Tradicionalni polimeri ponavadi rastejo kot linearne verige ali se večkrat razvejajo in povezava v treh dimenzijah, ne glede na orientacijo. Vendar Stranovi polimeri rastejo na edinstven način v 2D in tvorijo nanoplošče.
»Ali lahko seštejete na kos papirja? Izkazalo se je, da v večini primerov tega ne morete storiti, dokler ne delamo,« je dejal Strano. »Torej, našli smo nov mehanizem.« V tem nedavnem delu je njegova ekipa premagala oviro, da bi omogočila to dvodimenzionalno združevanje.
Razlog, da imajo poliaramidi planarno strukturo, je v tem, da sinteza polimera vključuje mehanizem, imenovan avtokatalitsko oblikovanje: ko se polimer podaljša in prilepi na gradnike monomera, rastoča polimerna mreža spodbudi naslednje monomere, da se kombinirajo le v pravo smer, da okrepijo združitev monomerov. dvodimenzionalna struktura. Raziskovalci so dokazali, da lahko polimer v raztopini preprosto prevlečejo na rezine, da ustvarijo palec široke laminate, debele manj kot 4 nanometre. To je skoraj ena milijoninka debeline navadnega pisarniškega papirja.
Da bi količinsko opredelili mehanske lastnosti polimernega materiala, so raziskovalci izmerili silo, ki je potrebna za prebadanje lukenj v obešenem listu materiala s fino iglo. Ta poliamid je res trši od tradicionalnih polimerov, kot je najlon, tkanina, ki se uporablja za izdelavo padal. Zanimivo je, za odvijanje tega super močnega poliamida je potrebna dvakrat večja sila kot jeklo enake debeline. Po Stranu se snov lahko uporablja kot zaščitni premaz na kovinskih površinah, kot so avtomobilski furnirji, ali kot filter za čiščenje vode. Pri slednji funkciji mora biti idealna filtrirna membrana tanka, a dovolj močna, da prenese visoke pritiske, ne da bi pri tem uhajala majhna, moteča onesnaževala v našo končno zalogo – popolno prileganje za ta poliamidni material.
Strano upa, da bo v prihodnosti razširil metodo polimerizacije na različne polimere, ki presegajo ta analog kevlarja. "Polimeri so povsod okoli nas," je dejal. "Naredijo vse." Predstavljajte si, da spremenite veliko različnih vrst polimerov, tudi eksotičnih, ki lahko prevajajo elektriko ali svetlobo, v tanke filme, ki lahko pokrijejo različne površine, dodaja. je rekel Stano.
V svetu, obkroženem s plastiko, ima družba razlog za navdušenje nad še enim novim polimerom, katerega mehanske lastnosti so vse prej kot običajne, je dejal Strano. Ta aramid je izjemno vzdržljiv, kar pomeni, da lahko nadomestimo vsakodnevno plastiko, od barv do vrečk do embalaže za hrano, z manj in močnejšimi materiali. Strano je dodal, da je z vidika trajnosti ta super močan 2D polimer korak v pravo smer, da osvobodimo svet plastike.
Shi En Kim (kot jo običajno kličejo Kim) je v Maleziji rojena samostojna znanstvena pisateljica in pripravnica urednika revije Popular Science spomladi 2022. Obširno je pisala o temah, ki segajo od nenavadnih načinov uporabe pajčevin – ljudi ali samih pajkov – do pobiralcev smeti v vesolju.
Boeingovo vesoljsko plovilo Starliner še ni doseglo Mednarodne vesoljske postaje, vendar so strokovnjaki optimistični glede tretjega poskusnega poleta.
Sodelujemo v programu Amazon Services LLC Associates, pridruženem oglaševalskem programu, ki je zasnovan tako, da nam omogoča, da zaslužimo s povezavami do Amazon.com in povezanih spletnih mest. Registracija ali uporaba tega spletnega mesta pomeni sprejemanje naših pogojev storitve.
Čas objave: 19. maj 2022