Forskare har skapat plastisk ekvivalent med stål-stark men inte tung. Plast, som kemister ibland kallar polymerer, är en klass av långkedjiga molekyler som består av korta upprepande enheter som kallas monomerer. Till skillnad från tidigare polymerer av samma styrka, är det nya materialet i membranform. Process, som äger rum vid rumstemperatur, kräver endast billiga material, och polymeren kan massproduceras i stora ark som endast är nanometer tjocka. Forskarna rapporterar sina resultat 2 februari i tidskriften natur.
Materialet i fråga kallas en polyamid, ett gängat nätverk av amidmolekylära enheter (amider är kvävekemiska grupper fästa vid syrebundna kolatomer). Some-polymerer inkluderar kevlar, en fiber som används för att göra bulletproof väster och nomex, en brandbeständig tyg. deras kedjor, som förbättrar materialets övergripande styrka.
"De håller sig ihop som kardborrband," sade huvudförfattaren Michael Strano, en MIT -kemisk ingenjör. Täckningsmaterial kräver inte bara att bryta enskilda molekylkedjor, utan också övervinna de jätte intermolekylära vätebindningarna som genomsyrar hela polymerpaketet.
Dessutom kan de nya polymererna automatiskt bilda flingor. Detta gör materialet lätt att bearbeta, eftersom det kan göras till tunna filmer eller användas som en tunnfilmytbeläggning. Traditionella polymerer tenderar att växa som linjära kedjor, eller upprepade gånger grenar och länkar i tre dimensioner, oavsett orientering. Men strano's Polymers växer på ett unikt sätt i 2D till NanoShet.
"Kan du samla på ett papper? Det visar sig i de flesta fall kan du inte göra det förrän vårt arbete," sa Strano. "Så vi hittade en ny mekanism." I det senaste arbetet övervann hans team ett hinder för att göra denna tvådimensionella aggregering möjlig.
Anledningen till att polyaramider har en plan struktur är att polymersyntes involverar en mekanism som kallas autokatalytisk mall: eftersom polymeren förlänger och fastnar till de monomerbyggnadsblocken, demonstrerar det växande polymernätverket. laminerar mindre än 4 nanometer tjocka. Det är nästan en miljonh tjockleken på vanligt kontorspapper.
To quantify the mechanical properties of the polymer material, the researchers measured the force required to poke holes in a suspended sheet of material with a fine needle.This polyamide is indeed stiffer than traditional polymers like nylon, the fabric used to make parachutes.Remarkably, it takes twice as much force to unscrew this super-strong polyamide as steel of the same thickness.According to Strano, the substance can be used as a Skyddsbeläggning på metallytor, såsom bilfanér, eller som ett filter för att rena vatten. I den senare funktionen måste det perfekta filtermembranet vara tunt men starkt nog för att motstå högt tryck utan att läcka små, olägenheter föroreningar i vår slutliga tillförsel - en perfekt passform för detta polyamidmaterial.
I framtiden hoppas Strano att utvidga polymerisationsmetoden till olika polymerer utöver denna Kevlar -analog. ”Polymerer är runt omkring oss,” sade han. ”De gör allt.” Föreställ dig att vända många olika typer av polymerer, till och med exotiska som kan utföra elektricitet eller ljus, till tunna filmer som kan täcka olika ytor, tillägger han. ”På grund av denna nya mekanism kan kanske andra typer av polymerer nu användas,” sade Stano.
I en värld omgiven av plast har samhället anledning att vara upphetsad över en annan ny polymer vars mekaniska egenskaper är allt annat än vanligt, sade Strano. Detta aramid är extremt hållbart, vilket innebär att vi kan ersätta vardagliga plast, från färger till väskor till matförpackning, med färre och starkare material. Strano tilllade att från en hållbarhetssyn, denna superstrong 2D är en step-step i den fria riktningen i världen.
Shi en Kim (som hon vanligtvis kallas Kim) är en malaysiskfödd frilansvetenskapsförfattare och populär vetenskap vår 2022 redaktionell praktikant. Hon har skrivit mycket om ämnen som sträcker sig från de knäppa användningarna av spindelnät-människor eller spindlarna själva-för att skräpare i yttre rymden.
Boeings rymdskepp i Starliner har ännu inte nått den internationella rymdstationen, men experter är optimistiska när det gäller en tredje testflyg.
Vi deltar i Amazon Services LLC Associates -programmet, ett affiliate -reklamprogram som är utformat för att ge ett sätt för oss att tjäna avgifter genom att länka till Amazon.com och anslutna webbplatser. Registrering eller användning av denna webbplats utgör acceptans av våra användarvillkor.
Posttid: maj-19-2022