Вещество, созданное экспертами из Массачусетского технологического института, достигает того, что долгое время считалось невозможным, — полимеризации в двух измерениях.
Материал подготовлен экспертами Массачусетского технологического института. Он образован слоями крошечных молекулярных дисков, которые складываются друг в друга, образуя листы. Каждый слой удерживается вместе водородными связями, что делает его прочным и легким. Долгое время считалось невозможным производить такие двумерные полимеры.
Но специальные соединения между каждым диском предотвращают их скручивание вне плоскости.Наряду с защитными покрытиями материал может использоваться в строительстве. Материал, легкий, как пластик, но более прочный, чем сталь, и в 4–6 раз более прочный, чем пуленепробиваемое стекло, вскоре можно будет использовать для защиты экранов смартфонов, пишет dailymail.co.uk.Вещество, созданное экспертами из Массачусетского технологического института, достигает того, что долгое время считалось невозможным, — полимеризации в двух измерениях.Полимеризация — это процесс, при котором маленькие атомы, называемые мономерами, соединяются вместе, обычно образуя длинные, похожие на спагетти цепи, называемые полимерами.Затем из них можно сформировать трехмерные объекты, такие как бутылки с водой, с помощью литья под давлением.Исследователям, однако, удалось создать материал, который вместо этого самособирается в двумерные листы, которые больше похожи на лазанью, чем на спагетти. Эти листы, называемые полиарамидами, укладываются друг на друга и удерживаются прочными водородными связями, что делает весь материал чрезвычайно прочным.Наряду с улучшением корпусов телефонов полимер также можно использовать в качестве защитного покрытия на автомобильных деталях или в качестве крупномасштабного строительного материала. «Обычно мы не думаем о пластике как о чем-то, что можно использовать для поддержки здания, но с этим материалом вы можете создавать новые вещи», — сказал профессор Майкл Страно, который руководил исследованием. У него очень необычные свойства, и мы очень этому рады».Долгое время считалось, что полимеры, состоящие из двумерных листов, можно использовать для изготовления чрезвычайно легких материалов. Однако десятилетия исследований привели к выводу, что это невозможно, отчасти из-за того, что достаточно одного мономера, чтобы вывернуться из плоскости роста листа, чтобы все это потеряло желаемую форму.Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали соединение под названием меламин, которое состоит из колец углерода и азота и обычно используется для изготовления пластиковой посуды. Команда обнаружила, что при правильных условиях мономеры в меламине можно использовать для выращивания крошечных двумерных дисков, которые накладываются друг на друга, при этом каждый слой удерживается вместе водородными связями, что делает его чрезвычайно прочным и стабильным.«Вместо того, чтобы делать молекулу, похожую на спагетти, мы можем сделать пластинчатую молекулярную плоскость, где мы заставим молекулы сцепляться друг с другом в двух измерениях», — сказал профессор Страно. Материал имеет «модуль упругости» — меру силы, необходимой для деформации объекта, — в четыре-шесть раз выше, чем у пуленепробиваемого стекла.Между тем усилие, необходимое для разрушения полимера, известное как его предел текучести, в два раза больше, чем у стали, хотя оно составляет лишь около одной шестой плотности металла. По словам команды, поскольку материал самособирается, его можно легко производить в больших количествах, просто увеличивая количество исходных ингредиентов. «Благодаря этому прогрессу у нас есть плоские молекулы, которые будет намного легче превратить в очень прочный, но чрезвычайно тонкий материал», — сказал профессор Страно.Новый материал, названный 2DPA-1, известен как полиарамидная пленка и может использоваться для покрытия других материалов. В отличие от других полимеров, где спиральные цепи мономеров оставляют промежутки между ними, через которые газы могут просачиваться, мономеры 2DPA-1 плотно сцепляются друг с другом, как кирпичи LEGO, что делает их совершенно непроницаемыми.«Это может позволить нам создавать ультратонкие покрытия, которые могут полностью предотвратить проникновение воды или газов», — пояснил профессор Страно. «Этот тип барьерного покрытия можно использовать для защиты металла в автомобилях и других транспортных средствах или стальных конструкций».Исследователи подали два патента на процесс создания нового материала. В настоящее время команда исследует, как именно их полимер способен формировать двумерные листы, чтобы увидеть, могут ли они создавать другие типы новых и потенциально полезных материалов.Полные результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
Добавьте новости «Весь Искитим» в избранное ⭐ – и Google будет показывать их выше остальных.