Zinātnieki ir radījuši plastmasu, kas līdzvērtīga tēraudam — stipra, bet ne smaga.Plastmasa, ko ķīmiķi dažreiz sauc par polimēriem, ir garu ķēžu molekulu klase, kas sastāv no īsām atkārtojošām vienībām, ko sauc par monomēriem. Atšķirībā no iepriekšējiem tādas pašas stiprības polimēriem, jaunais materiāls tikai ir membrānas formā.Tā ir arī 50 reizes hermētiskāka nekā tirgū visnecaurlaidīgākā plastmasa. Vēl viens ievērojams šī polimēra aspekts ir tā sintēzes vienkāršība.Procesam, kas notiek istabas temperatūrā, ir nepieciešami tikai lēti materiāli, un polimēru var masveidā ražot lielās loksnēs, kuru biezums ir tikai nanometri.Pētnieki ziņo par saviem atklājumiem 2. februārī žurnālā Nature.
Attiecīgo materiālu sauc par poliamīdu, amīda molekulāro vienību vītņotu tīklu (amīdi ir slāpekļa ķīmiskās grupas, kas pievienotas oglekļa atomiem, kas saistīti ar skābekli). Šādi polimēri ietver kevlaru, šķiedru, ko izmanto ložu necaurlaidīgu vestu izgatavošanai, un Nomex, ugunsdrošu vestu. izturīgs audums.Tāpat kā Kevlar, arī jaunajā materiālā esošās poliamīda molekulas visā to ķēdes garumā ir savstarpēji saistītas ar ūdeņraža saitēm, kas uzlabo materiāla kopējo izturību.
"Tie turas kopā kā Velcro," sacīja vadošais autors Maikls Strano, MIT ķīmijas inženieris. Materiālu saplēšanai nepieciešams ne tikai pārraut atsevišķas molekulārās ķēdes, bet arī pārvarēt milzīgās starpmolekulārās ūdeņraža saites, kas caurstrāvo visu polimēru saišķi.
Turklāt jaunie polimēri var automātiski veidot pārslas.Tas padara materiālu viegli apstrādājamu, jo to var veidot plānās kārtiņās vai izmantot kā plānslāņa virsmas pārklājumu.Tradicionālie polimēri mēdz augt kā lineāras ķēdes, vai atkārtoti sazaroties un saiti trīs dimensijās, neatkarīgi no orientācijas. Bet Strano polimēri aug unikālā veidā 2D formātā, veidojot nanoloksnes.
“Vai jūs varat apkopot uz papīra lapas?Izrādās, ka vairumā gadījumu jūs to nevarat izdarīt, kamēr mūsu darbs nav paveikts," sacīja Strano. "Tātad mēs atradām jaunu mehānismu.Šajā nesenajā darbā viņa komanda pārvarēja šķērsli, lai padarītu šo divdimensiju apkopošanu iespējamu.
Iemesls, kāpēc poliaramīdiem ir plakana struktūra, ir tas, ka polimēru sintēze ietver mehānismu, ko sauc par autokatalītisko šablonu: tā kā polimērs pagarinās un pielīp pie monomēra celtniecības blokiem, augošais polimēru tīkls liek nākamajiem monomēriem tikai apvienoties pareizajā virzienā, lai stiprinātu savienību. divdimensiju struktūra.Pētnieki pierādīja, ka viņi var viegli pārklāt šķīdumā esošo polimēru uz plāksnēm, lai izveidotu collu platus laminātus, kuru biezums ir mazāks par 4 nanometriem. Tas ir gandrīz viena miljonā daļa no parastā biroja papīra biezuma.
Lai kvantitatīvi noteiktu polimēru materiāla mehāniskās īpašības, pētnieki izmērīja spēku, kas vajadzīgs, lai ar smalku adatu izdurtu caurumus piekārtā materiāla loksnē. Šis poliamīds patiešām ir stingrāks nekā tradicionālie polimēri, piemēram, neilons, audums, ko izmanto izpletņu izgatavošanai. ir nepieciešams divreiz vairāk spēka, lai atskrūvētu šo īpaši izturīgo poliamīdu nekā tāda paša biezuma tēraudu.Pēc Strano teiktā, vielu var izmantot kā aizsargpārklājumu uz metāla virsmām, piemēram, automašīnu finieriem, vai kā filtru ūdens attīrīšanai. Pēdējā funkcijā ideālajai filtra membrānai ir jābūt plānai, bet pietiekami izturīgai, lai izturētu augstu spiedienu, neieplūstot mūsu galaproduktā mazus, traucējošus piesārņotājus – ideāli piemērota šim poliamīda materiālam.
Nākotnē Strano cer paplašināt polimerizācijas metodi uz dažādiem polimēriem ārpus šī Kevlar analoga." Polimēri ir mums visapkārt," viņš teica. "Viņi dara visu.Iedomājieties, ka daudzus dažādus polimērus, pat eksotiskus, kas var vadīt elektrību vai gaismu, pārvēršam plānās plēvēs, kas var nosegt dažādas virsmas, viņš piebilst. ”Šī jaunā mehānisma dēļ, iespējams, tagad var izmantot arī cita veida polimērus. Stano teica.
Pasaulē, ko ieskauj plastmasa, sabiedrībai ir iemesls būt sajūsmai par vēl vienu jaunu polimēru, kura mehāniskās īpašības ir nekas cits kā parastas, sacīja Strano. Šis aramīds ir ārkārtīgi izturīgs, kas nozīmē, ka mēs varam aizstāt ikdienas plastmasu, sākot no krāsām līdz maisiņiem un beidzot ar pārtikas iepakojumu. ar mazākiem un izturīgākiem materiāliem.Strano piebilda, ka no ilgtspējības viedokļa šis īpaši spēcīgais 2D polimērs ir solis pareizajā virzienā, lai atbrīvotu pasauli no plastmasas.
Ši En Kima (kā viņu parasti sauc Kima) ir Malaizijā dzimusi ārštata zinātnes rakstniece un 2022. gada Populārās zinātnes pavasara redakcijas praktikante. Viņa ir daudz rakstījusi par tēmām, sākot no dīvainajiem zirnekļu tīklu izmantošanas veidiem — par cilvēkiem vai pašiem zirnekļiem — un beidzot ar atkritumu savācējiem. kosmosā.
Boeing kosmosa kuģis Starliner vēl nav sasniedzis Starptautisko kosmosa staciju, taču eksperti ir optimistiski noskaņoti par trešo izmēģinājuma lidojumu.
Mēs esam Amazon Services LLC Associates programmas, saistītās reklamēšanas programmas, dalībnieks, kas ir izstrādāta, lai nodrošinātu iespēju mums nopelnīt maksu, izveidojot saiti uz Amazon.com un saistītajām vietnēm. Reģistrējoties vai izmantojot šo vietni, tiek pieņemti mūsu pakalpojumu sniegšanas noteikumi.
Izlikšanas laiks: 19.-2022. maijs