Mocny jak stal, lekki jak plastik. Czy to cudowny materiał, na jaki czekamy?

2DPA-1: materiał mocny jak stal i lekki jak plastik

Może być stosowany w smartfonach i innych elektronicznych gadżetach, ale też w samochodach, a nawet sprawdzić się jako materiał budowany. Materiał polimerowy 2DPA-1 jest mocny jak stal, a zarazem lekki jak plastik, dzięki czemu może stanowić dobre zastępstwo dla tego ostatniego. Przemawia za nim również to, że może być prosto i tanio wprowadzony do masowej produkcji. Tak przynajmniej przekonują jego autorzy – naukowcy z wydziału chemicznego instytutu MIT.  

Materiał 2DPA-1 ma dwa razy większą granicę plastyczności niż stal i sześć razy większą odporność na odkształcenia niż szkło kuloodporne. To sprawia, że z powodzeniem mógłby zostać wykorzystany jako cieniutka i niezwykle trwała powłoka ochronna do elektronicznych urządzeń i samochodów. Naukowcy twierdzą jednak, że znajdzie też zastosowanie w przemyśle budowlanym, jako materiał do budowy mostów. Szczególnie że nie przepuszcza gazów ani cieczy. 

Ilustracja: Christine Daniloff, MIT

Utalentowani chemicy z MIT dokonali czegoś, co jest niemalże niemożliwe. Udało im się scalić cząsteczki polimeru w dwuwymiarowe struktury (coś w stylu arkuszy) zwane poliaramidami. Te następnie należy ułożyć na sobie, a łączą je silne wiązania wodorowe. – „Proces ten zachodzi samoistnie w roztworze, a po zsyntetyzowaniu materiału możemy z łatwością powlekać cienkie i niezwykle mocne warstwy”, powiedział Michael Strano, starszy autor badania. 

Działa jak rzep, taki pierwszej klasy

Działanie materiału można by przyrównać do rzepu – zamiast jednej pary pętli i haczyka, mamy tu wiele takich par, które wiążą się i czynią 2DPA-1 nie do złamania (chyba że użyje się dwa razy większej siły niż do złamania stali). 

Wiele już w przeszłości było takich „cudownych materiałów”, które jednak nie zdołały osiągnąć komercyjnego sukcesu z dwóch prostych powodów: zbyt wysokich kosztów produkcji lub niemożliwości przejścia na masową produkcję. W przypadku 2DPA-1 – jak przekonują naukowcy z MIT – żaden z tych problemów nie występuje. Składniki są niedrogie, a procedura wytwarzania – wcale nie taka skomplikowana. 

Najlepsze w tym wszystkim jest wszak to, że ten polimer składa się sam. Wystarczy zadbać o odpowiednie monomery i środowisko, a arkusze tworzą się samoistnie i dochodzi między nimi do wiązań wodorowych. Jak tłumaczy Strano, to rodzaj autokatalizy, mającej miejsce wówczas, gdy reakcja chemiczna jest zarazem katalizatorem i uruchamia inną reakcję. 

W oczekiwaniu na patenty

Ten niezwykły materiał polimerowy może więc stać się w przyszłości tarczą nie do zdarcia dla naszych urządzeń i pojazdów, a także wesprzeć budynki wokół nas. Na razie naukowcy czekają na przyznanie dwóch patentów – wówczas będzie można rozpocząć konkretniejsze rozmowy na ten temat. A jeśli chcesz dowiedzieć się więcej już teraz, zajrzyj na stronę MIT. 

Źródło: MIT News, Notebook Check, SYFY WIRE, Fast Company, informacja własna