Noua substanță este rezultatul unei realizări considerate imposibile: polimerizarea unui material în două dimensiuni.

Cu ajutorul unui proces de polimerizare inedit, inginerii chimiști de la MIT au creat un nou material care este mai rezistent decât oțelul și la fel de ușor ca plasticul și care poate fi fabricat cu ușurință în cantități mari. Noul material este un polimer bidimensional care se autoasamblează, spre deosebire de toți ceilalți polimeri, care formează lanțuri unidimensionale, asemănătoare spaghetelor. Până acum, oamenii de știință credeau că este imposibil să inducă polimerilor un comportament 2D.

Un astfel de material ar putea fi folosit ca un strat de acoperire ușor și durabil pentru piesele auto sau pentru telefoanele mobile, ori ca material de construcție pentru poduri sau alte structuri, spun inginerii MIT.

Cercetătorii au depus două brevete pentru procesul pe care l-au folosit pentru a genera materialul, pe care îl descriu într-o lucrare publicată în revista Nature la 2 februarie 2022.

Polimerii, categoria care integrează generic materialele plastice, constau din lanțuri de blocuri de construcție numite monomeri. Aceste lanțuri cresc prin adăugarea de noi molecule la capetele lor. Odată formați, polimerii pot fi modelați în obiecte tridimensionale, cum ar fi sticlele de apă, folosind un proces de turnare prin injecție.

Oamenii de știință din domeniul polimerilor au emis de mult timp ipoteza că, dacă polimerii ar putea fi induși să crească într-o structură bidimensională, ar trebui să formeze materiale extrem de rezistente și ușoare. Cu toate acestea, multe decenii de muncă în acest domeniu au dus la concluzia că era imposibil să se ajungă la realizarea lor. 

Cu toate acestea, în noul studiu, Strano și colegii săi au venit cu un nou proces de polimerizare care le permite să genereze o structură bidimensională numită poliaramidă. Pentru blocurile de construcție monomerice, ei folosesc un compus numit melamină, care conține un inel de atomi de carbon și azot. În condițiile potrivite, acești monomeri pot crește în două dimensiuni, formând discuri. Aceste discuri se suprapun unele peste altele, menținându-se împreună prin legături de hidrogen între straturi, ceea ce face ca structura să fie foarte stabilă și rezistentă.

Deoarece materialul se autoasamblează în soluție, acesta poate fi fabricat în cantități mari prin simpla creștere a cantității de materiale de producție. Cercetătorii au arătat că pot acoperi suprafețele cu pelicule din acest material, pe care îl numesc 2DPA-1. 

Cercetătorii au descoperit că elasticitatea noului material este de patru până la șase ori mai mare decât cel al sticlei antiglonț. De asemenea, ei au descoperit că rezistența sa este de două ori mai mare decât cea a oțelului, chiar dacă materialul are doar o șesime din densitatea metalului.

„Un aspect important al acestor noi polimeri este faptul că sunt ușor de prelucrat în soluții, ceea ce va facilita numeroase aplicații noi în care este important să avem un raport ridicat între rezistență și greutate, cum ar fi noi materiale compozite", au mai spus cercetătorii. 

__________________________________________________________________________________________________

Urmăriți emisiunile preferate pe protvplus.ro: