Els científics han creat un plàstic equivalent a l'acer, fort però no pesat. Els plàstics, que de vegades els químics anomenen polímers, són una classe de molècules de cadena llarga formada per unitats repetides curtes anomenades monòmers. A diferència dels polímers anteriors de la mateixa força, el nou material només ve en forma de membrana. També és 50 vegades més hermètic que el plàstic més impermeable del mercat. Un altre aspecte destacable d'aquest polímer és la seva senzillesa de síntesi. El procés, que té lloc a temperatura ambient, només requereix materials barats, i el El polímer es pot produir en massa en làmines grans que només tenen un gruix de nanòmetres. Els investigadors informen les seves troballes el 2 de febrer a la revista Nature.
El material en qüestió s'anomena poliamida, una xarxa roscada d'unitats moleculars d'amida (les amides són grups químics de nitrogen units a àtoms de carboni units a l'oxigen). Aquests polímers inclouen Kevlar, una fibra que s'utilitza per fer armilles antibales, i Nomex, un teixit resistent. Igual que el Kevlar, les molècules de poliamida del nou material estan unides entre si per ponts d'hidrogen al llarg de tota la longitud de les seves cadenes, cosa que millora la resistència global del material.
"S'enganxen com un velcro", va dir l'autor principal Michael Strano, enginyer químic del MIT. L'esquinçament dels materials requereix no només trencar cadenes moleculars individuals, sinó també superar els enllaços d'hidrogen intermoleculars gegants que impregnen tot el paquet de polímers.
A més, els nous polímers poden formar escates automàticament. Això fa que el material sigui fàcil de processar, ja que es pot convertir en pel·lícules primes o utilitzar-se com a recobriment superficial de pel·lícula fina. Els polímers tradicionals tendeixen a créixer com a cadenes lineals, o ramificar-se repetidament i enllaç en tres dimensions, independentment de l'orientació. Però els polímers de Strano creixen d'una manera única en 2D per formar nanofulls.
"Pots agregar en un tros de paper? Resulta que, en la majoria dels casos, no ho pots fer fins al nostre treball", va dir Strano. "Així que, hem trobat un nou mecanisme". En aquest treball recent, el seu equip va superar un obstacle per fer possible aquesta agregació bidimensional.
La raó per la qual les poliaramides tenen una estructura plana és que la síntesi de polímers implica un mecanisme anomenat plantilla autocatalítica: a mesura que el polímer s'allarga i s'adhereix als blocs de construcció del monòmer, la creixent xarxa de polímers indueix que els monòmers posteriors només es combinen en la direcció correcta per enfortir la unió dels monòmers. estructura bidimensional. Els investigadors van demostrar que podien recobrir fàcilment el polímer en solució sobre hòsties per crear laminats de polzades d'ample de menys de 4 nanòmetres de gruix. Això és gairebé una milionèsima part del gruix del paper d'oficina normal.
Per quantificar les propietats mecàniques del material polimèric, els investigadors van mesurar la força necessària per fer forats en una làmina de material suspesa amb una agulla fina. Aquesta poliamida és realment més rígida que els polímers tradicionals com el niló, el teixit utilitzat per fer paracaigudes. Es necessita el doble de força per desenroscar aquesta poliamida superforta que l'acer del mateix gruix. Segons Strano, la substància es pot utilitzar com a recobriment protector en superfícies metàl·liques, com ara xapes de cotxes, o com a filtre per purificar l'aigua. En aquesta darrera funció, la membrana de filtre ideal ha de ser prima però prou resistent per suportar altes pressions sense filtrar petits contaminants molests al nostre subministrament final, un ajust perfecte per a aquest material de poliamida.
En el futur, Strano espera estendre el mètode de polimerització a diferents polímers més enllà d'aquest anàleg de Kevlar. "Els polímers ens envolten", va dir. "Ho fan tot". Imagineu convertir molts tipus diferents de polímers, fins i tot els exòtics que poden conduir l'electricitat o la llum, en pel·lícules primes que poden cobrir una varietat de superfícies, afegeix. "A causa d'aquest nou mecanisme, potser ara es poden utilitzar altres tipus de polímers". va dir Stano.
En un món envoltat de plàstics, la societat té motius per entusiasmar-se amb un altre nou polímer les propietats mecàniques del qual no són normals, va dir Strano. Aquesta aramida és extremadament duradora, la qual cosa significa que podem substituir els plàstics quotidians, des de pintures fins a bosses fins a envasos d'aliments. amb menys materials i més resistents. Strano va afegir que des del punt de vista de la sostenibilitat, aquest polímer 2D superfort és un pas en la direcció correcta per alliberar el món del plàstic.
Shi En Kim (com se sol anomenar Kim) és una escriptora científica autònoma nascuda a Malàisia i becària editorial de Popular Science Spring 2022. Ha escrit àmpliament sobre temes que van des dels usos peculiars de les teranyines (humans o les mateixes aranyes) fins a col·leccionistes d'escombraries. a l'espai exterior.
La nau espacial Starliner de Boeing encara no ha arribat a l'Estació Espacial Internacional, però els experts són optimistes sobre un tercer vol de prova.
Som partícips del Programa d'Associats d'Amazon Services LLC, un programa de publicitat d'afiliats dissenyat per oferir-nos una manera d'obtenir comissions mitjançant l'enllaç a Amazon.com i llocs afiliats. El registre o l'ús d'aquest lloc suposa l'acceptació de les nostres Condicions del servei.
Hora de publicació: 19-mai-2022