Жаңа материал - меламиннен жасалған екі өлшемді полимер , ол бір өлшемді, спагетти тәрізді тізбектерді құрайтын басқа полимерлерден айырмашылығы, өздігінен парақтарға жиналады. Осы уақытқа дейін ғалымдар полимерлерді 2D парақтарын қалыптастыруға итермелеу мүмкін емес деп сенген.
Мұндай материалды автомобиль бөлшектері немесе ұялы телефондар үшін жеңіл, берік жабын ретінде немесе көпірлер немесе басқа құрылымдар үшін құрылыс материалы ретінде пайдалануға болады, дейді Майкл Страно, MIT химия инженериясының Карбон П.Даббс профессоры және жаңа зерттеудің аға авторы.
«Біз әдетте пластикті ғимаратты қолдау үшін қолдануға болатын нәрсе деп ойламаймыз, бірақ бұл материал арқылы сіз жаңа нәрселерді қосуға болады», - дейді ол. «Оның өте ерекше қасиеттері бар және біз бұған өте қуаныштымыз».
Зерттеушілер материалды алу үшін қолданған процесі бойынша екі патентке өтініш берді, олар бұл туралы бүгін Nature журналында жарияланған мақалада сипаттайды . MIT постдокторы Ювэнь Зенг зерттеудің жетекші авторы.
Екі өлшем
Барлық пластмассаларды қамтитын полимерлер мономерлер деп аталатын құрылыс блоктарының тізбектерінен тұрады. Бұл тізбектер ұштарына жаңа молекулалар қосу арқылы өседі. Полимерлер пайда болғаннан кейін инъекциялық қалыптау көмегімен су бөтелкелері сияқты үш өлшемді нысандарға пішіндеуге болады.
Полимер ғалымдары көптен бері полимерлер екі өлшемді параққа өсетін болса, олар өте берік, жеңіл материалдар түзуі керек деп болжаған. Дегенмен, осы саладағы көптеген ондаған жылдар бойы жұмыс істеу мұндай парақтарды жасау мүмкін емес деген қорытындыға әкелді. Мұның бір себебі, егер бір ғана мономер өсіп келе жатқан парақ жазықтығынан жоғары немесе төмен айналса, материал үш өлшемде кеңейе бастайды және парақ тәрізді құрылым жоғалады.
Дегенмен, жаңа зерттеуде Страно мен оның әріптестері полиарамид деп аталатын екі өлшемді парақты жасауға мүмкіндік беретін жаңа полимерлеу процесін ойлап тапты. Мономер құрылыс блоктары үшін олар көміртегі мен азот атомдарының сақинасын қамтитын меламин деп аталатын қосылысты пайдаланады. Тиісті жағдайларда бұл мономерлер екі өлшемде өсіп, дискілерді құра алады. Бұл дискілер қабаттар арасындағы сутегі байланыстары арқылы бір-бірінің үстіне жиналады, бұл құрылымды өте тұрақты және күшті етеді.
Страно: «Спагетти тәрізді молекула жасаудың орнына, біз молекулаларды екі өлшемде біріктіретін парақ тәрізді молекулалық жазықтық жасай аламыз», - дейді. «Бұл механизм ерітіндіде өздігінен жүреді және біз материалды синтездегеннен кейін біз өте күшті жұқа қабықшаларды оңай айналдыра аламыз».
Материал ерітіндіде өздігінен жиналатындықтан, оны бастапқы материалдардың санын жай ғана көбейту арқылы көп мөлшерде жасауға болады. Зерттеушілер беттерді 2DPA-1 деп атайтын материалдың қабықшаларымен қаптай алатынын көрсетті.
«Осы ілгерілеу арқылы бізде өте күшті, бірақ өте жұқа материалға айналдыру оңайырақ болатын жазық молекулалар бар», - дейді Страно.
Жеңіл, бірақ күшті
Зерттеушілер жаңа материалдың серпімділік модулі - материалды деформациялау үшін қанша күш қажет екенін көрсететін өлшем - оқ өткізбейтін шыныдан төрт-алты есе артық екенін анықтады. Олар сондай-ақ оның аққыштық күші немесе материалды сындыру үшін қанша күш жұмсалатыны болаттан екі есе көп екенін анықтады, дегенмен материалдың тығыздығы болаттың шамамен алтыдан бір бөлігін құрайды.
2DPA-1 тағы бір негізгі ерекшелігі оның газдарды өткізбейтіндігі. Басқа полимерлер газдардың өтуіне мүмкіндік беретін саңылаулары бар оралған тізбектерден жасалғанымен, жаңа материал LEGO сияқты бір-біріне жабысатын мономерлерден жасалған және молекулалар олардың арасына кіре алмайды.
«Бұл бізге судың немесе газдың өтуіне толықтай жол бермейтін ультра жұқа жабындарды жасауға мүмкіндік береді», - дейді Страно. «Бұл тосқауыл жабыны автомобильдердегі және басқа көліктердегі металды немесе болат конструкцияларды қорғау үшін пайдаланылуы мүмкін».
Страно мен оның студенттері қазір осы нақты полимердің 2D парақтарын қалай құра алатынын егжей-тегжейлі зерттеп жатыр және олар жаңа материалдардың басқа түрлерін жасау үшін оның молекулалық құрылымын өзгертуге тәжірибе жасауда.
Зерттеуді АҚШ-тың Энергетика министрлігінің ғылым басқармасы демеушілік ететін Энергетикалық шекараны зерттеу орталығы және Армия ғылыми-зерттеу зертханасы демеушілік ететін Жетілдірілген нанофлюидтік көлік орталығы (CENT) қаржыландырды.
Жаңа жеңіл материалдан алынған ресурс болаттан берік: Жаңа зат мүмкін емес деп саналатын ерліктің нәтижесі: Материалды екі өлшемде полимерлеу — ScienceDaily
Жаңалықтар Байланыс:
Электрондық пошта: [электрондық пошта қорғалған]
Тел: + 86-28-8411-1861