Forskare har skapat plastisk ekvivalent med stål-stark men inte tung. finns 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). Såsom polymerer inkluderar kevlar, en fiber som används för att göra skottsäkra västar och nomex, en eld- resistent 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 grenar och Länk i tre dimensioner, oavsett orientering. Men Stranos polymerer växer på ett unikt sätt i 2D för att bilda nanoskivor.
”Kan du samla på ett papper? Det visar sig att 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: När polymeren förlängs och fastnar vid monomerbyggnaden, inducerar det växande polymernätverket efterföljande monomerer för att endast kombinera i rätt riktning för att stärka föreningen av föreningen av föreningen av föreningen av föreningen två.dimensionell struktur. Forskarna visade att de lätt kunde belägga polymeren i lösning på skivor för att skapa tumomfattande laminerar mindre än 4 nanometer tjocka. Det är nästan en miljonh tjockleken på vanligt kontorspapper.
För att kvantifiera de mekaniska egenskaperna hos polymermaterialet, mätte forskarna den kraft som krävs för att sticka hål i ett suspenderat material med en fin nål. Denna polyamid är verkligen styvare än traditionella polymerer som nylon, tyget som används för att göra fallskärmar. Med tanke på en fin nål. Det tar dubbelt så mycket kraft att skruva loss denna superstarka polyamid som stål av samma tjocklek. Enligt strano kan ämnet användas som en Skyddsbeläggning på metallytor, såsom bilfanér, eller som ett filter för att rena vatten. I den senare funktionen måste det ideala filtermembranet vara tunt men starkt nog för att motstå högt tryck utan att läcka små 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,” kan nu användas, ”kan nu användas,” Sa 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 vardagsplast, från färger till väskor till matförpackning, Med färre och starkare material.Strano tillade att från en hållbarhetssynpunkt är denna superstarka 2D-polymer ett steg i rätt riktning för att befria världen från plast.
Shi en Kim (som hon vanligtvis kallas Kim) är en malaysiskfödd frilansvetenskapskribent och populärvetenskaplig vår 2022 Redaktionell praktikant. Hon har skrivit mycket om ämnen som sträcker sig från de knäppa användningen av spindelnät-människor eller spindlarna själva-för att skräpare samlar in samlar om samlingar 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