Vedci vytvorili plast ekvivalentný oceli – pevný, ale nie ťažký. Plasty, ktoré chemici niekedy nazývajú polyméry, sú triedou molekúl s dlhým reťazcom zložených z krátkych opakujúcich sa jednotiek nazývaných monoméry. Na rozdiel od predchádzajúcich polymérov s rovnakou pevnosťou je nový materiál iba prichádza vo forme membrány. Je tiež 50-krát vzduchotesnejší ako najnepriepustnejší plast na trhu. Ďalším pozoruhodným aspektom tohto polyméru je jeho jednoduchosť syntézy. Proces, ktorý prebieha pri izbovej teplote, vyžaduje len lacné materiály a polymér sa dá hromadne vyrábať vo veľkých plátoch s hrúbkou len nanometrov. Výskumníci o svojich zisteniach informovali 2. februára v časopise Nature.
Spomínaný materiál sa nazýva polyamid, závitová sieť amidových molekulárnych jednotiek (amidy sú dusíkaté chemické skupiny naviazané na atómy uhlíka viazané na kyslík). Medzi takéto polyméry patrí Kevlar, vlákno používané na výrobu nepriestrelných viest, a Nomex, ohňovzdorný materiál. odolná tkanina. Podobne ako kevlar sú molekuly polyamidu v novom materiáli navzájom spojené vodíkovými väzbami po celej dĺžke svojich reťazcov, čo zvyšuje celkovú pevnosť materiálu.
„Držia sa spolu ako suchý zips,“ povedal hlavný autor Michael Strano, chemický inžinier z MIT. Trhanie materiálov si vyžaduje nielen rozbitie jednotlivých molekulárnych reťazcov, ale aj prekonanie obrovských medzimolekulových vodíkových väzieb, ktoré prenikajú celým polymérnym zväzkom.
Okrem toho môžu nové polyméry automaticky vytvárať vločky. Vďaka tomu je materiál ľahko spracovateľný, pretože z neho môžu byť vyrobené tenké filmy alebo použité ako tenkovrstvové povrchové nátery. Tradičné polyméry majú tendenciu rásť ako lineárne reťazce alebo sa opakovane rozvetvujú a prepojenie v troch rozmeroch, bez ohľadu na orientáciu. Stranove polyméry však rastú jedinečným spôsobom v 2D a vytvárajú nanovrstvy.
„Vieš sa zhrnúť na kus papiera? Ukázalo sa, že vo väčšine prípadov to nemôžete urobiť až do našej práce,“ povedal Strano. „Takže sme našli nový mechanizmus.“ V tejto nedávnej práci jeho tím prekonal prekážku, ktorá umožnila túto dvojrozmernú agregáciu.
Dôvod, prečo majú polyaramidy planárnu štruktúru, je ten, že syntéza polymérov zahŕňa mechanizmus nazývaný autokatalytická šablóna: keď sa polymér predĺži a prilepí sa k stavebným blokom monomérov, rastúca polymérna sieť prinúti následné monoméry, aby sa len kombinovali správnym smerom, aby sa posilnilo spojenie. dvojrozmerná štruktúra. Výskumníci preukázali, že dokážu jednoducho naniesť polymér v roztoku na plátky, aby vytvorili palcové lamináty s hrúbkou menšou ako 4 nanometre. To je takmer jedna milióntina hrúbky bežného kancelárskeho papiera.
Na kvantifikáciu mechanických vlastností polymérneho materiálu výskumníci zmerali silu potrebnú na prepichnutie dier v zavesenej vrstve materiálu jemnou ihlou. Tento polyamid je skutočne tuhší ako tradičné polyméry, ako je nylon, látka používaná na výrobu padákov. na odskrutkovanie tohto superpevného polyamidu je potrebná dvojnásobná sila ako oceľ s rovnakou hrúbkou. Podľa Strana sa látka môže použiť ako ochranný náter na kovové povrchy, ako sú dyhy áut, alebo ako filter na čistenie vody. Pri poslednej funkcii musí byť ideálna filtračná membrána tenká, ale dostatočne pevná, aby odolala vysokým tlakom bez úniku malých, nepríjemných nečistôt do našej konečnej dodávky – perfektne sa hodí pre tento polyamidový materiál.
Strano dúfa, že v budúcnosti rozšíri polymerizačnú metódu na rôzne polyméry nad rámec tohto kevlarového analógu. "Polyméry sú všade okolo nás," povedal. "Robia všetko." Predstavte si, že by ste zmenili množstvo rôznych druhov polymérov, dokonca aj exotických, ktoré môžu viesť elektrinu alebo svetlo, na tenké filmy, ktoré môžu pokryť rôzne povrchy, dodáva. "Vďaka tomuto novému mechanizmu možno teraz možno použiť aj iné druhy polymérov." povedal Stano.
Vo svete obklopenom plastmi má spoločnosť dôvod byť nadšená ďalším novým polymérom, ktorého mechanické vlastnosti sú všetko, len nie obyčajné, povedal Strano. Tento aramid je extrémne odolný, čo znamená, že môžeme nahradiť bežné plasty, od farieb cez tašky až po obaly na potraviny. s menším počtom pevnejších materiálov. Strano dodal, že z hľadiska udržateľnosti je tento superpevný 2D polymér krokom správnym smerom k oslobodeniu sveta od plastov.
Shi En Kim (ako ju zvyčajne nazývajú Kim) je nezávislá vedecká spisovateľka narodená v Malajzii a stážistka v redakcii Popular Science Spring 2022. Veľa písala o témach siahajúcich od svojrázneho používania pavučín – ľuďmi alebo samotnými pavúkmi – až po zberateľov odpadu. vo vesmíre.
Kozmická loď Starliner spoločnosti Boeing sa ešte nedostala na Medzinárodnú vesmírnu stanicu, ale odborníci sú optimistickí, pokiaľ ide o tretí testovací let.
Sme účastníkom programu Amazon Services LLC Associates Program, pridruženého reklamného programu navrhnutého tak, aby nám poskytol spôsob, ako zarobiť poplatky prepojením s Amazon.com a pridruženými lokalitami. Registrácia alebo používanie tejto lokality predstavuje súhlas s našimi podmienkami poskytovania služieb.
Čas odoslania: 19. mája 2022