Oamenii de știință de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts au dezvoltat un material care este la fel de ușor ca plasticul, dar mai puternic decât oțelul, despre care consider că ar putea revoluționa industria auto, a telefoanelor mobile și a construcțiilor.
Noul material este un polimer bidimensional care se auto-asamblează în foi, spre deosebire de toți ceilalți polimeri, care formează lanțuri unidimensionale, asemănătoare spaghetelor. Până acum, oamenii de știință credeau că este imposibil să inducă polimerii să formeze foi 2D.
Acum, cercetătorii MIT speră că materialul ar putea fi folosit ca un strat ușor și durabil pentru piesele auto sau telefoanele mobile. De asemenea, ar putea fi folosit și în construcția de clădiri de birouri, poduri sau alte structuri.
„De obicei nu ne gândim la plastic ca fiind ceva care ar putea fi folosit pentru a susține o clădire, dar cu acest material, se pot realiza lucruri noi”, spune autorul principal Michael Strano, profesor de inginerie chimică la MIT, într-o declarație. „Are proprietăți foarte neobișnuite și suntem foarte încântați de asta.”
Cercetătorii au depus două brevete privind procesul de pionierat pe care l-au folosit pentru a genera materialul.
În noul studiu, echipa de cercetători a produs un nou proces de polimerizare care le permite să genereze o foaie bidimensională numită poliaramidă. Pentru blocurile monomerice, ei folosesc un compus numit melamină, care conține un inel de atomi de carbon și azot.
În condițiile potrivite, monomerii pot crește în două dimensiuni, formând discuri. Strano explică că aceste discuri se așează unul peste altul și sunt ținute împreună prin legături de hidrogen între straturi, structura devenind foarte stabilă și puternică.
„În loc să facem o moleculă asemănătoare spaghetelor, putem face un plan molecular asemănător unei foi, în care moleculele se lipesc împreună în două dimensiuni”, spune Strano. „Acest mecanism se întâmplă spontan în soluție și, după ce sintetizăm materialul, putem acoperi cu ușurință peliculele subțiri care sunt extraordinar de puternice.”
Deoarece materialul este autoasamblat în soluție, acesta poate fi produs în masă prin creșterea cantității de materii prime. Ei au demonstrat, de asemenea, că pot acoperi suprafețele cu filme din materialul pe care îl numesc 2DPA-1. Similar cu alte materiale plastice, acesta este fabricat la temperatura camerei, deci nu necesită cantități mari de căldură.
Cercetătorii au descoperit că gradul de elasticitate al noului material este între patru și șase ori mai mare decât sticla antiglonț. Pentru distrugerea materialului, energia necesară este de două ori mai mare decât cea a oțelului, chiar dacă materialul are doar o șesime din densitatea oțelului. De asemenea, 2DPA-1 este impermeabil la gaze. În timp ce alți polimeri sunt fabricați din lanțuri spiralate cu goluri care permit gazelor să treacă, noul material este fabricat din monomeri care se blochează împreună asemeni pieselor de LEGO, iar moleculele nu pot intra între ei.
Echipa de cercetători susține că materialul ar trebui să fie reciclabil. Dacă este folosit sub formă de fibre, ar trebui să poată fi refilat sau prelucrat asemeni fibrelor Kevlar. Dacă materialul are alte forme, acesta ar putea fi reciclat chimic, ca în cazul nailonului.
Deoarece în prezent aproape 80% din plastic este aruncat în gropile de gunoi sau în mediul înconjurător, unde va rămâne timp de mii de ani, noul material ar putea fi o salvare pentru planetă.
©Imagine: MIT
Articol de Izabela Constantin
