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科学家创造了相当于钢的塑料 - 强大但不重。在室温下进行的过程仅需要便宜的材料,并且可以在仅纳米厚的大薄片中大量生产聚合物。研究人员报告了2月2日在《自然》杂志上的发现。
所讨论的材料称为聚酰胺,是酰胺分子单位的螺纹网络(酰胺是氮化学基团,附着在氧键合的碳原子上)。类似的聚合物包括凯夫拉尔(Kevlar),一种用于制造防弹背心的光纤,以及nomex,nomex,nomex,一种与kevlar的固定材料,在kevlar中,有多余的构造,在多酰胺中,有多余的构造一件构成的材料,在多氨基近长的范围它们的链条,可以增强材料的整体强度。
麻省理工学院化学工程师的主要作者迈克尔·斯特拉诺(Michael Strano)说:“它们像魔术贴一样将其粘在一起。Tainen材料不仅需要打破单个分子链的破坏,而且还需要克服渗透到整个聚合物束的巨大分子间氢键。
此外,新的聚合物可以自动形成薄片。这使得材料易于加工,因为它可以制成薄膜或用作薄膜表面涂层。传统聚合物往往会随着线性链的形式而生长,或者在三个维度上反复链接并在三维方向上链接并在各个方向上链接。
斯特拉诺说:“在大多数情况下,您可以在一张纸上汇总吗?在最近的这项工作中,他的团队克服了一个障碍,使这一二维聚合成为可能。
聚酰胺具有平面结构的原因是,聚合物合成涉及一种称为自催化模板的机制:随着聚合物的延长并坚持到单体构建块,增长的聚合物网络会导致随后的单体诱导单体,以仅在正确的方向上融合到构造两种方向上的构造,从而使研究人员既可以依靠。层压板较小,厚度不到4纳米。这几乎是常规办公纸的厚度。
为了量化聚合物材料的机械性能,研究人员测量了用细针悬在悬浮的材料中所需的力。与尼龙这样的传统聚合物(如尼龙)的织物(用于制造降落伞的织物)确实可以使这种超强的多余的多酰胺类似于多胺的多酰胺,这确实比尼龙等传统聚合物更牢固。在金属表面(例如汽车贴面)或作为净化水的过滤器上的保护性涂层。在后者的功能中,理想的滤膜需要薄,但必须足够坚固,以承受高压,而不会渗漏到我们的最终供应中,这是该多酰胺材料的完美拟合。
将来,Strano希望将聚合方法扩展到不同的聚合物之外的不同聚合物。”他说:“聚合物都在我们周围。他们做了一切。”想象一下,他补充说,由于这种新机制,也许现在可以使用其他类型的聚合物。”
在一个被塑料包围的世界中,社会有理由对另一种新的聚合物感到兴奋,斯特拉诺说,这种新聚合物的机械性能是普通的,这意味着我们可以耐用,这意味着我们可以替换日常塑料,从涂料到食品包装到食品包装,更少,更强大的材料。从可持续性的角度来看,从可持续性的角度来看,这是一个塑料的塑料,这是一个塑料的塑料,这是一个超级策略的范围。
Shi en Kim(通常称为Kim)是马来西亚出生的自由科学作家和流行科学春季2022年社论实习生。
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时间时间:5月19日至2022年