
Новий матеріал 2DPA-1 - легкий як пластик і міцніше стали
Інженери Массачусетського технологічного інституту розробили новий надтонкий матеріал, який легше пластику, але міцнішими стали. Міцний матеріал можна використовувати в транспортних засобах або електроніці, і в ньому використовується технологія виробництва, яка раніше вважалася неможливою.
Полімери - це універсальні матеріали, найбільш відомими прикладами яких, мабуть, є пластмаси.
Під мікроскопом полімери зазвичай виглядають як хвилясті нитки, одномірні ланцюжки ланок, званих мономерами, але вони можуть бути об'єднані в тривимірні форми за допомогою таких виробничих методів, як лиття під тиском.
Однак змусити полімери зв'язуватися один з одним з утворенням почесних аркушів виявилося на диво складно. Хоча деякі команди вчених досягли певного успіху, отримані матеріали мають недоліки, які знижують їх міцність або інші бажані властивості.
Але тепер вчені Массачусетського технологічного інституту кажуть, що вони розробили новий метод виробництва, який дозволяє полімерам формувати 2D-листи, зберігаючи при цьому свою міцність.
Команда почала з меламіну в якості мономера, який має структуру вуглецевих і азотних кілець. У розчині, що знаходиться в правильних умовах, ці молекули ростуть у формі дисків, які потім вкладаються один на одного, а водневі зв'язки утримують шари разом.
«Замість того, щоб робити молекулу, схожу на спагетті, ми можемо зробити пластинчасту молекулярну площину, де ми змушуємо молекули з'єднуватися один з одним у двох вимірах», - сказав Майкл Страно, старший автор дослідження.
«Цей механізм відбувається спонтанно в розчині, і після того, як ми синтезуємо матеріал, ми можемо легко наносити центрифугуванням на тонкі плівки, які володіють надзвичайною міцністю».
Дослідники називають новий матеріал 2DPA-1, і він володіє кількома вражаючими властивостями.
Незважаючи на те, що полімер дуже тонкий і легкий, його межа плинності в два рази вище, ніж у сталі, і для його деформації потрібно в шість разів більше сили, ніж для куленепробивного скла. Він також повністю непроникний для газів і рідин.
Володіючи такими здібностями, 2DPA-1 може стати легким, міцним, водонепроникним покриттям для транспортних засобів, електронних пристроїв, таких як смартфони тощо, або навіть використовуватися як будівельний матеріал.
«Зазвичай ми не думаємо про пластику як про щось, що можна використовувати для підтримки будівлі, але з цим матеріалом ви можете створювати нові речі», - сказав Майкл Страно. «У нього дуже незвичайні властивості, і ми дуже цьому раді».
Вчені кажуть, що метод виробництва легко масштабується і може бути змінений для виготовлення інших типів матеріалів.
Дослідження опубліковано в журналі Nature.