Inovatívny 2D materiál je ľahký ako plast a pevnejší ako oceľ
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 3. 2. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci z MIT vyvinuli nový ultratenký materiál, ktorý je ľahký ako plast, no pevnejší ako oceľ. Tento odolný materiál by sa dal použiť vo vozidlách alebo v elektronike, pričom využíva výrobnú techniku, ktorá bola predtým považovaná za nemožnú.
Polyméry sú všestranné materiály, z ktorých najznámejším príkladom sú plasty. Pod mikroskopom polyméry zvyčajne vyzerajú ako vlnité vlákna, jednorozmerné reťazce jednotiek nazývaných monoméry, ale môžu byť prepojené do trojrozmerných tvarov pomocou výrobných metód, ako je vstrekovanie. Avšak dosiahnuť to, aby sa polyméry spojili a vytvorili dvojrozmerné listy, bolo doteraz prekvapivo ťažké. Zatiaľ čo niektoré tímy vedcov dosiahli určitý úspech, výsledné materiály majú chyby, ktoré znižujú ich pevnosť alebo iné žiaduce vlastnosti.
No v novej štúdii vedci z MIT tvrdia, že vyvinuli novú výrobnú metódu, ktorá umožňuje polymérom vytvárať 2D listy pri zachovaní ich pevnosti. Tím začal s organickou molekulou melamínom ako monomérom, ktorý má štruktúru uhlíkových a dusíkových kruhov. V roztoku vystavenom správnym podmienkam tieto molekuly rastú do diskových tvarov, ktoré sa potom ukladajú na seba, pričom vrstvy držia pohromade vodíkové väzby.
„Namiesto vytvárania molekuly podobnej špagetám môžeme vytvoriť molekulárnu rovinu podobnú listu, kde sa molekuly spoja v dvoch rozmeroch,“ povedal Michael Strano, hlavný autor štúdie. „Tento mechanizmus sa deje spontánne v roztoku a potom, čo syntetizujeme materiál, môžeme ľahko potiahnuť tenké vrstvy, ktoré sú mimoriadne pevné.“
Tým materiál nazval ako 2DPA-1 a vyzdvihuje niekoľko jeho pôsobivých vlastností. Aj keď je tento 2D polymér extrémne tenký a ľahký, má medzu klzu, ktorá je dvojnásobná v porovnaní s oceľou, a na jeho deformáciu je potrebná až šesťkrát väčšia sila ako v prípade nepriestrelného skla. Je tiež úplne nepriepustný pre plyny a kvapaliny.
S týmito schopnosťami môže 2DPA-1 poskytnúť ľahký, odolný a vodotesný náter pre vozidlá, elektronické zariadenia, ako sú smartfóny a podobne. Mohol by byť dokonca použitý ako konštrukčný materiál.
„Zvyčajne nepovažujeme plasty za niečo, čo by ste mohli použiť na podporu budovy, ale s týmto materiálom sa umožnia nové veci,“ povedal Strano. „Má veľmi nezvyčajné vlastnosti a sme z toho veľmi nadšení“.
Tím hovorí, že výrobná metóda je ľahko škálovateľná a mohla by byť vylepšená na výrobu iných typov materiálov. Výskum bol publikovaný v magazíne Nature.
