Samoformujúce sa nanopásy inšpirované kevlarom sú pevnejšie ako oceľ
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 15. 2. 2021
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z MIT sa inšpirovali prírodou a spôsobom, akým sa syntetizuje Kevlar, a vyvinuli samostatne sa formujúce nanopásy, ktoré sú údajne pevnejšie ako oceľ. Vďaka svojim jedinečným vlastnostiam a použitým prostriedkom by si mohli tieto nové materiály nájsť rôzne využitie, od filtrácie vody až po napájanie elektronických zariadení.
Samostatne sa formujúce sa nanopásy nového materiálu sú čiastočne inšpirované spôsobom, akým sa v prírode zhromažďujú molekuly do membrán alebo iných dôležitých štruktúr. Opätovné vytvorenie pomocou upravených molekúl je však všetko, len nie priame. Vedci však dosiahli určitý úspech tým, že sa ich nechali zhromaždiť sa vo vode, aj keď práve tak sa predtým dostali do do problémov.
Podľa vedcov majú „tieto materiály na báze malých molekúl tendenciu pomerne rýchlo degradovať, a tiež sú chemicky nestabilné. Celá štruktúra sa rozpadne, keď sa odstráni voda, najmä keď na ňu pôsobia akékoľvek vonkajšie sily“.
V priebehu niekoľkých rokov sa tím vedcov preto pohrával s novou triedou malých molekúl, ktoré by mohli vyriešiť tieto nedostatky, a teraz konečne pristúpil k riešeniu. Tieto molekuly majú vonkajšiu časť, ktorá je hydrofilná a interaguje s vodou, zatiaľ čo vnútornú časť, ktorá je hydrofóbna, nerada interaguje s vodou. Silné vodíkové väzby v strede, ktoré sú inšpirované kevlarom, pritom umožňujú tesné spojenie s inými molekulami.
Po mnohých pokusoch a omyloch tak tím prišiel s receptom, ktorý zahŕňal desiatky návrhov molekúl, ale ktorý sa ukázal byť najvhodnejší pre daný účel. Je to preto, lebo jemná zmes hydrofóbnych a hydrofilných segmentov, spolu s hustou sieťou vodíkových väzieb spôsobuje, že jednotlivé molekuly sa pohybujú vo vode správnym spôsobom. Takže niektoré časti sú priťahované k tekutine, zatiaľ čo iné sú odpudzované, hoci všetky navzájom lipnú dosť silno.
Po pridaní vody sa molekuly zhromaždia do dlhých pásov s hrúbkou nanometrov, u otrých bolo zistené, že sú pevnejšie ako oceľ. Tieto nanopásy sa potom roztiahli na dlhé nite, s ktorými sa dalo manipulovať, pričom tím zistil, že unesú 200-násobok ich vlastnej hmotnosti. Nový materiál sa tiež môže pochváliť neuveriteľne vysokou povrchovou plochou, 200 štvorcových metrov na gram materiálu.
Tento typ materiálu s veľkou povrchovou plochou má veľký potenciál v aplikáciách, ako je čistenie vody. Tím z MIT preskúmal tieto možnosti potiahnutím nanopásov v určitých molekulách a pomocou nich vytiahol z kontaminovanej vody ťažké kovy, ako je olovo a arzén. Vedci tiež skúmajú, ako môžu byť nanopásy súčasťou pokročilých elektronických zariadení a batérií, avšak poznamenávajú, že tento výskum je ešte len na začiatku.
