Исследователи постоянно находятся в поисках новых материалов, поскольку они жизненно необходимы для дальнейшего развития многих отраслей. Их появление в целом ряде случаев даже совершило маленькую техническую революцию, например, так было с графеном. Теперь же исследователи из Массачусетского технологического института представили совершенно новый материал с удивительными свойствами, получение которого ранее считалось невозможным.

Полимеры и пластики

Что бы ни говорили активисты из защитников природы, современный пластик является одним из самых лучших изобретений человечества. Благодаря многообразию полимеров, из которых те состоят, а также технологий изготовления, каждый вид пластика обладает разным набором свойств, наиболее востребованных в определённых сферах деятельности. Пластик состоит из полимеров, длинных двухмерных цепочек молекул-мономеров. Чтобы создать материал с определёнными качествами, полимеры смешивают с разными веществами и при помощи литья под давлением придают уже знакомую всем форму расчёски, ёмкости, стаканчика или детали механизма. К огромному сожалению учёных, таким способом можно изготовить только трёхмерную структуру, где волокна полимеров «сплетены» и сплавлены в тугой клубок.

Двухмерная структура могла бы обладать более интересными свойствами, если бы её удалось изготовить. Фактически это значит уложить рядом друг с другом волокна полимера толщиной в одну молекулу каждое. До сегодняшнего дня такой технологии не существовало, это вообще считалось невозможным. Конечно, были попытки сделать подобную структуру, но все они оказались малоэффективными, поскольку создаваемые двухмерные полимеры обладали очень низкой прочностью. Хороших результатов удалось добиться сотрудникам МТИ, получившим у себя в лаборатории мономолекулярную полимерную плёнку.

Новый двухмерный материал

Исследователи из МТИ не раскрывают технические детали проведённого ими эксперимента, вероятно, надеясь перевести полученные результаты в коммерческую плоскость. По их утверждению, удалось разработать совершенно новый метод производства всем привычных пластиков, но в двухмерной структуре. Согласно предоставленной информации, исследователи смогли создать стабильный полимерный лист толщиной в одну молекулу, сохранив при этом его прочностные характеристики. При этом полимерные нити образуют друг с другом прочные связи.

Работа над созданием новой технологии началась с экспериментов над меламином, структура которого представляет собой взаимосвязанные азотные и углеродные кольца. Учёным удалось создать подходящие условия, при которых рост полимеров происходит вбок, а мономолекулярные нити наслаиваются друг на друга. Вместе они связываются при помощи прочных водородных связей. По словам специалистов из МТИ, молекулы нитей соединяются в двух измерениях, образуя тончайший мономолекулярный лист. При этом рост полимеров происходит сам собой, исследователи лишь поддерживают необходимые для этого условия.

Полученный ими материал учёные назвали 2DPA-1, он обладает несколькими очень интересными свойствами. Несмотря на чрезвычайно маленькую толщину полученного слоя, предел текучести нового пластика вдвое превышает показатели стали, а для деформации материала необходимо приложить в шесть раз большее усилие, чем в случае с бронированным стеклом. В совокупности это открывает большие перспективы. Например, можно покрывать тончайшей защитной плёнкой различные приборы и гаджеты: экраны мониторов, зеркала, мобильные телефоны и планшеты. Новому материалу найдётся применение в автомобилестроении для защиты кузовов и лобовых стёкол, и даже в строительных работах. Сотрудники Массачусетского технологического института также утверждают, что производство само по себе недорогое и его легко масштабировать, поэтому цена на новый вид пластика не будет высокой.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!