Descoperirea extraordinară! Materialul care este mai rezistent decât oțelul și la fel de ușor ca plasticul. Ce este de fapt

După o lungă perioadă de cercetare, inginerii de la MIT au creeat „imposibilul”. Este vorba de un nou material mai rezistent decât oțelul și la fel de ușor ca plasticul. Noua substanță este rezultatul unui lucru considerat imposibil, polimerizarea unui material în două dimensiuni.

Oamenii de știință au creat un nou material

Deși pare ireal, noul material, spun inginerii MIT, este într-adevăr de două ori mai rezistent decât oțelul, dar la fel de ușor ca plasticul. Materialul, considerat anterior imposibil, este capabil să reziste la o forță de până la șase ori mai mare decât sticla antiglonț și este de două ori mai puternic decât oțelul.

Mai mult, poate fi fabricat cu ușurință în cantități mari, datorită unei noi descoperiri. Ar putea transforma modul în care fabricăm lucruri precum mașinile și telefoanele sau structurile de construcție, spun creatorii săi.

Obiectele ar putea fi acoperite cu acest material pentru a le permite să fie foarte rezistente. Sau ar putea fi construite lucruri întregi, de mari dimensiuni, din el.

„De obicei, nu ne gândim la materiale plastice ca la ceva ce ar putea fi folosit pentru a susține o clădire, dar cu acest material se pot realiza lucruri noi.

Are proprietăți foarte neobișnuite și suntem foarte încântați de acest lucru.”, a declarat Michael Strano, autorul studiului, confom Scitech Daily.

Un nou proces de polimerizare pentru a crea materialul

Oamenii de știință de la MIT care au realizat această descoperire au folosit un nou proces de polimerizare pentru a crea materialul. Toate materialele plastice sunt polimeri. Ssunt alcătuite din lanțuri de blocuri de construcție numite monomeri.

Noi molecule pot fi adăugate la capătul acestor lanțuri, crescându-le. Ulterior, acestea pot fi apoi modelate în obiecte 3D. Aceasta include obiecte din plastic, cum ar fi sticlele și multe alte produse care ne înconjoară.

Oamenii de știință s-au gândit de mult timp că ar fi posibil să facă acești polimeri să crească într-o foaie 2D și să producă materiale rezistente și ușoare. Dar zeci de ani de muncă au sugerat doar că este imposibil să se creeze astfel de foi.

În noul studiu, oamenii de știință au reușit să realizeze o foaie 2D numită poliaramidă. Acestea pot fi apoi transformate în discuri. Apoi sunt stivuite unele peste altele, astfel se obțin materiale foarte stabile și puternice, dar totuși ușoare.

„În loc să facem o moleculă de tip spaghete, putem face un plan molecular asemănător unei foi, în care facem ca moleculele să se agațe între ele în două dimensiuni. Acest mecanism are loc spontan în soluție.

După ce sintetizăm materialul, putem cu ușurință să acoperim prin centrifugare filme subțiri care sunt extraordinar de rezistente.”, a mai declarat Michael Strano, autorul principal al noului studiu.

Tot ce trebuie să facă inginerii pentru a produce mai mult material este să adauge mai multe ingrediente. Cercetătorii au descoperit că este nevoie de o forță de patru ori mai mare decât cea a sticlei antiglonț pentru a deforma materialul.

„Va fi nevoie de o forță de două ori mai mare pentru a sparge noul material decât în cazul oțelului. În ciuda acestui fapt, este doar o șesime la fel de dens ca și oțelul.”, afirmă inginerii MIT.

O altă caracteristică bonus a acestui material este că este impermeabil la gaze. Asta înseamnă că alte lucruri ar putea fi acoperite cu acest material, făcându-le rezistente la daunele provocate de lume.

„Este un material ușor, dar puternic”

Cercetătorii au descoperit că modulul de elasticitate al noului material este de patru până la șase ori mai mare decât cel al sticlei antiglonț. De asemenea, au descoperit că rezistența sa la cedare este de două ori mai mare decât cea a oțelului. În condițiile în care acest nou material are doar o șesime din densitatea oțelului.

„Un aspect important al acestor noi polimeri este faptul că sunt ușor de prelucrat în soluție. Asta va facilita numeroase aplicații noi în care este important un raport ridicat între rezistență și greutate.

Vorbim de noi materiale compozite sau bariere de difuzie”, spune Matthew Tirrell, decan al Școlii Pritzker de Inginerie Moleculară de la Universitatea din Chicago, care nu a fost implicat în studiu.

O altă caracteristică cheie a 2DPA-1 este că este impermeabil la gaze. Alți polimeri sunt făcuți din lanțuri spiralate cu goluri care permit gazelor să se infiltreze. Noul material este făcut din monomeri care se blochează împreună ca niște LEGO-uri, iar moleculele nu pot trece între ei.

„Acest lucru ne-ar putea permite să creăm acoperiri ultra-subțiri care pot împiedica complet pătrunderea apei sau a gazelor.

Acest tip de strat de barieră ar putea fi folosit pentru a proteja metalul din mașini și alte vehicule, sau structurile de oțel.”, spune Michael Strano.

Strano și studenții săi studiază acum mai în detaliu modul în care acest polimer special este capabil să formeze foi 2D. În celași timp, experimentează modificarea compoziției sale moleculare pentru a crea alte tipuri de materiale noi.

Cercetarea a fost finanțată de Center for Enhanced Nanofluidic Transport (CENT). Este vorba de un proiect, „Energy Frontier Research” sponsorizat de U.S. Department of Energy Office of Science, și de Army Research Laboratory.