Nemogući materijal lagan kao plastika i čvršći od čelika

Polimeri su svestrani materijali, od kojih je plastika možda najpoznatiji primjer. Pod mikroskopom, polimeri obično izgledaju kao vijugave niti, jednodimenzionalni lanci jedinica koji se nazivaju monomeri, ali se mogu pretvoriti u trodimenzionalne oblike kroz proizvodne metode poput injekcijskog prešanja.

Međutim, izuzetno je teško natjerati polimere da se vežu u dvodimenzionalne ploče. Iako su neki timovi postigli određeni uspjeh, rezultirajući materijali imaju greške koje smanjuju njihovu snagu ili druga poželjna svojstva.

Za novu studiju, znanstvenici MIT-a razvili su novu proizvodnu metodu koja omogućuje polimerima da formiraju 2D listove, a da pritom zadrže njihovu snagu netaknutom. Tim je započeo s melaminom kao monomerom, koji ima strukturu prstenova ugljika i dušika. U otopini koja je izložena pravim uvjetima, ove molekule rastu bočno u oblike diskova, koji se zatim slažu jedan na drugi, s vodikovim vezama koje drže slojeve zajedno.

"Umjesto da napravimo molekulu nalik špagetima, možemo napraviti molekularnu ravninu nalik na list, gdje ćemo molekule spojiti u dvije dimenzije", rekao je Michael Strano, stariji autor studije. "Ovaj mehanizam se događa spontano u otopini, a nakon što sintetiziramo materijal, lako možemo centrifugirati tanke filmove koji su izvanredno jaki."

Tim je materijal nazvao 2DPA-1 i ima nekoliko impresivnih svojstava. Iako je iznimno tanak i lagan, polimer ima granicu elastičnosti koja je dvostruko veća od čelika, a potrebna mu je i do šest puta veća sila da se deformira nego što je to slučaj kod primjerice neprobojnog stakla. Također je potpuno nepropustan za plinove i tekućine.

Uz ove vrste sposobnosti, 2DPA-1 bi se mogao koristiti za lagani, izdržljivi, vodonepropusni premaz za vozila, elektroničke uređaje poput pametnih telefona i slično, ili čak koristiti kao građevinski materijal.

"Obično ne razmišljamo o plastici kao nečemu što biste mogli koristiti za podupiranje zgrade, ali s ovim materijalom možete omogućiti mnoge nove stvari”, rekao je Strano.

Tim kaže da je proizvodna metoda lako skalabilna i da bi se mogla prilagoditi za izradu drugih vrsta materijala.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature i možete ga pronaći na ovoj poveznici.