Oamenii de știință au creat plastic echivalent cu oțelul – puternic, dar nu greu. Plasticele, pe care chimiștii le numesc uneori polimeri, sunt o clasă de molecule cu lanț lung alcătuite din unități scurte care se repetă numite monomeri. Spre deosebire de polimerii anteriori de aceeași rezistență, noul material numai vine sub formă de membrană. Este, de asemenea, de 50 de ori mai etanș decât cel mai impermeabil plastic de pe piață. Un alt aspect notabil al acestui polimer este simplitatea sa sinteză. Procesul, care are loc la temperatura camerei, necesită doar materiale ieftine, iar polimerul poate fi produs în masă în foi mari care au o grosime de doar nanometri. Cercetătorii își raportează descoperirile pe 2 februarie în revista Nature.
Materialul în cauză se numește poliamidă, o rețea filetată de unități moleculare amidice (amidele sunt grupări chimice de azot atașate la atomii de carbon legați de oxigen). Astfel de polimeri includ Kevlar, o fibră folosită la fabricarea vestelor antiglonț și Nomex, un țesătură rezistentă. Ca și Kevlar, moleculele de poliamidă din noul material sunt legate între ele prin legături de hidrogen de-a lungul întregii lungimi a lanțurilor lor, care sporește rezistența generală a materialului.
„Se lipesc împreună ca Velcro”, a spus autorul principal Michael Strano, un inginer chimist al MIT. Materialele de rupere necesită nu numai ruperea lanțurilor moleculare individuale, ci și depășirea legăturilor de hidrogen intermoleculare gigantice care pătrund în întregul fascicul de polimeri.
În plus, noii polimeri pot forma automat fulgi. Acest lucru face ca materialul să fie ușor de prelucrat, deoarece poate fi transformat în pelicule subțiri sau poate fi utilizat ca acoperire a suprafeței cu peliculă subțire. Polimerii tradiționali tind să crească ca lanțuri liniare sau să se ramifice în mod repetat și link în trei dimensiuni, indiferent de orientare. Dar polimerii lui Strano cresc într-un mod unic în 2D pentru a forma nanofoi.
„Poți să agregați pe o bucată de hârtie? Se pare că, în cele mai multe cazuri, nu o poți face până la munca noastră”, a spus Strano. „Așadar, am găsit un nou mecanism.” În această lucrare recentă, echipa sa a depășit un obstacol pentru a face posibilă această agregare bidimensională.
Motivul pentru care poliaramidele au o structură plană este că sinteza polimerilor implică un mecanism numit șablon autocatalitic: pe măsură ce polimerul se prelungește și se lipește de blocurile monomerice, rețeaua de polimeri în creștere determină monomerii ulterior să se combine doar în direcția corectă pentru a întări uniunea dintre Structura bidimensională.Cercetătorii au demonstrat că ar putea acoperi cu ușurință polimerul în soluție pe plachete pentru a crea laminate late de centimetri mai puțin de 4 nanometri grosime. Aceasta este aproape o milioneme din grosimea hârtiei obișnuite de birou.
Pentru a cuantifica proprietățile mecanice ale materialului polimeric, cercetătorii au măsurat forța necesară pentru a face găuri într-o foaie de material suspendată cu un ac fin. Această poliamidă este într-adevăr mai rigidă decât polimerii tradiționali, cum ar fi nailonul, țesătura folosită la fabricarea parașutelor. În mod remarcabil, este nevoie de două ori mai multă forță pentru a deșuruba această poliamidă super-puternică decât oțelul de aceeași grosime. Potrivit lui Strano, substanța poate fi folosită ca protecție acoperire pe suprafețe metalice, cum ar fi furnirurile de mașini, sau ca filtru pentru purificarea apei. În această din urmă funcție, membrana filtrantă ideală trebuie să fie subțire, dar suficient de puternică pentru a rezista la presiuni mari fără a scurge contaminanți mici și neplăcuți în aprovizionarea noastră finală - o potrivire perfectă pentru acest material din poliamidă.
În viitor, Strano speră să extindă metoda de polimerizare la diferiți polimeri dincolo de acest analog Kevlar. „Polimerii sunt peste tot în jurul nostru”, a spus el. „Ei fac totul.” Imaginați-vă că transformați multe tipuri diferite de polimeri, chiar și cei exotici care pot conduce electricitatea sau lumina, în pelicule subțiri care pot acoperi o varietate de suprafețe, adaugă el. „Din cauza acestui nou mecanism, poate că acum pot fi utilizate alte tipuri de polimeri.” spuse Stano.
Într-o lume înconjurată de materiale plastice, societatea are motive să fie încântată de un alt polimer nou ale cărui proprietăți mecanice nu sunt obișnuite, a spus Strano. Această aramidă este extrem de durabilă, ceea ce înseamnă că putem înlocui materialele plastice de zi cu zi, de la vopsele la pungi până la ambalajele alimentare. cu materiale mai puține și mai rezistente. Strano a adăugat că, din punct de vedere al durabilității, acest polimer 2D super-puternic este un pas în direcția corectă pentru a elibera lumea de plastic.
Shi En Kim (cum este de obicei numită Kim) este o scriitoare independentă de știință născută în Malaezia și stagiară editorială Popular Science Spring 2022. Ea a scris pe larg despre subiecte care variază de la utilizările ciudate ale pânzelor de păianjen - oameni sau păianjenii înșiși - până la colectorii de gunoi. în spațiul cosmic.
Nava spațială Starliner de la Boeing nu a ajuns încă la Stația Spațială Internațională, dar experții sunt optimiști cu privire la un al treilea zbor de testare.
Suntem participanti la Programul Asociaților Amazon Services LLC, un program de publicitate afiliat conceput pentru a ne oferi o modalitate de a câștiga taxe prin link-ul către Amazon.com și site-urile afiliate. Înregistrarea sau utilizarea acestui site reprezintă acceptarea Termenilor și condițiilor noastre.
Ora postării: 19-mai-2022