ماده جدید ساخته شده توسط مهندسین دانشگاه MIT (قوی تر از فولاد و سبک تر از پلاستیک)

مهندسان شیمی دانشگاه MIT با استفاده از یک فرآیند پلیمریزاسیون جدید، ماده جدیدی با نام 2DPA-1 ساخته اند که از فولاد قوی تر و به سبکی پلاستیک است و به راحتی می توان آن را در مقادیر زیاد تولید کرد. محققان فرآیند تولید این ماده جدید را در قالب 2 اختراع ثبت کرده اند.

مایکل استرانو، پروفسور شیمی کربن از اعضای تیم تحقیقاتی می‌گوید:

“ما معمولاً پلاستیک را دارای استاندارد لازم نمی‌دانیم تا بتوان از آن برای تقویت و استحکام ساختمان ها استفاده کرد، اما با این ماده جدید، می‌توان این کار را انجام داد. کاربردهای فوق العاده دیگری نیز دارد و ما از این بابت بسیار هیجان‌زده هستیم.”

یوون زنگ، فوق‌دکترای دانشگاه MIT و از اعضای تیم تحقیقاتی مواد جدید می گوید:

” این ماده جدید یک پلیمر دو بعدی است که می تواند به عنوان یک پوشش سبک و بادوام برای قطعات خودرو یا تلفن های همراه و یا به عنوان مصالح ساختمانی برای پل ها یا سازه های دیگر استفاده شود.”

ناکامی چند دهه ای دانشمندان پلیمر در ساخت ماده ای قوی و درعین حال سبک

پلیمرها که شامل تمام پلاستیک‌ها می‌شوند از زنجیره‌ای از بلوک‌های ساختمانی به نام مونومر تشکیل شده‌اند. این زنجیره ها با افزودن مولکول های جدید به انتهایشان رشد می کنند. پس از تشکیل، پلیمرها را می توان با استفاده از قالب گیری تزریقی به اشیاء سه بعدی مانند بطری های آب تبدیل کرد.

دانشمندان پلیمر، مدت‌ها فرضیه‌ای را مطرح کرده‌اند که اگر بتوان پلیمرها را وادار کرد تا به یک ورقه دو بعدی تبدیل شوند، باید مواد بسیار قوی و سبک وزنی را تشکیل دهند. چندین دهه کار و تحقیق در این زمینه نیز به نتیجه ای نرسید.

حل معما با فرآیند پلیمریزاسیون جدید

اما در مطالعه جدید، استرانو و همکارانش فرآیند پلیمریزاسیون جدیدی را ارائه کردند که به آنها اجازه می‌دهد یک صفحه دو بعدی به نام پلی آرامید تولید کنند. برای بلوک های سازنده مونومر، از ترکیبی به نام ملامین استفاده می کنند که حاوی حلقه ای از اتم های کربن و نیتروژن است.

در شرایط مناسب، این مونومرها می توانند در دو بعد رشد کرده و دیسک را تشکیل دهند. این دیسک‌ها روی هم قرار می‌گیرند و توسط پیوندهای هیدروژنی بین لایه‌ها به هم متصل می‌شوند که ساختار را بسیار پایدار و قوی می‌کند.

همچنین بخوانید: به زودی گوشی های هوشمند، صفحه نمایشی با قابلیت خود ترمیمی خواهند داشت

استرانو می‌گوید:

“به‌جای ساخت یک مولکول اسپاگتی‌مانند، می‌توانیم یک صفحه مولکولی ورقه‌مانند بسازیم، جایی که مولکول‌ها را در دو بعد به هم متصل می‌کنیم. به این ترتیب ما مولکول‌های مسطحی داریم که تبدیل آن‌ها به یک ماده فوق العاده قوی، اما بسیار نازک، آسان‌تر خواهد بود.”

ماده جدید سبک اما قوی است

به گفته ی محققان، میزان نیروی لازم برای تغییر شکل این ماده جدید، چهار تا شش برابر بیشتر از شیشه ضد گلوله است. آنها همچنین دریافتند میزان نیرویی که برای شکستن این ماده لازم است، دو برابر فولاد است، با اینکه این ماده فقط یک ششم چگالی فولاد را دارد.

نفوذ ناپذیر در برابر گازها، کاربردی در صنعت اتومبیل سازی

یکی دیگر از ویژگی های کلیدی 2DPA-1 این است که در برابر گازها نفوذ ناپذیر است. پلیمرها معمولی از زنجیره ای مارپیچ، که شکاف هایی در آنها وجود دارد، ساخته می شوند.

گازها به سادگی از این شکاف ها عبور می کنند . اما ماده جدید از مونومرهایی ساخته شده است که مانند لگوها به هم متصل می شوند و مولکول های دیگری نمی توانند بین آنها قرار بگیرند.

استرانو می‌گوید:

این می‌تواند به ما امکان ایجاد پوشش‌های بسیار نازک را بدهد که می‌تواند به طور کامل از عبور آب یا گازها جلوگیری کند. یکی ازکاربردهای عالی این پوشش می تواند در صنعت اتومبیل سازی باشد.

لینک کوتاه مطلب: idiato.net/polymer