ΜΙΤ: Ερευνητές δημιούργησαν ένα νέο υλικό, ελαφρύ σαν πλαστικό και πιο ανθεκτικό από τον χάλυβα

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου ΜΙΤ των ΗΠΑ δημιούργησαν ένα νέο υλικό, που είναι πιο ισχυρό από τον χάλυβα (ατσάλι), αλλά ελαφρύ σαν πλαστικό. Το επίτευγμα κατέστη εφικτό χάρη σε κάτι που θεωρείτο αδύνατο έως τώρα: Μία νέα διαδικασία πολυμερισμού σε δύο διαστάσεις. Το νέο υλικό μπορεί, μάλιστα, να παραχθεί εύκολα σε μεγάλες ποσότητες.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Μάικλ Στράνο του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του ΜΙΤ, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», δημιούργησαν ένα δισδιάστατο πολυμερές που αυτο-συναρμολογείται σε αλλεπάλληλα φύλλα, αντίθετα με τα άλλα πολυμερή που σχηματίζουν μονοδιάστατες αλυσίδες τύπου «σπαγγέτι». Έως τώρα οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι ήταν αδύνατο να «αναγκάσουν» τα πολυμερή να σχηματίσουν φύλλα δύο διαστάσεων.

Το νέο υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ελαφριά αλλά ανθεκτική επικάλυψη σε ανταλλακτικά αυτοκινήτων, ως οικοδομικό υλικό για γέφυρες ή άλλες κατασκευές, καθώς και σε άλλες εφαρμογές (π.χ. στρατιωτικές). Όπως δήλωσε ο Στράνο, «συνήθως δεν θεωρούμε τα πλαστικά ως κάτι που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να υποστηρίξουμε ένα κτίριο, αλλά με το νέο υλικό μπορεί να κάνει κανείς καινούρια πράγματα χάρη στις πολύ ασυνήθιστες ιδιότητές του».

Τα πολυμερή, που περιλαμβάνουν όλα τα πλαστικά, αποτελούνται από αλυσίδες μονομερών, οι οποίες μπορούν να μεγαλώσουν με την προσθήκη νέων μορίων στις άκρες τους. Μετά τη δημιουργία τους, τα πολυμερή μπορούν να διαμορφωθούν σε τρισδιάστατα αντικείμενα (π.χ. μπουκάλια νερού).

Οι ειδικοί στα πολυμερή, εδώ και καιρό, θεωρούσαν ότι αν αυτά ήταν δυνατό να σχηματίσουν φύλλα δύο διαστάσεων, θα δημιουργούσαν ελαφριά αλλά ισχυρά υλικά, κάτι που τώρα -για πρώτη φορά- έγινε πραγματικότητα, μετά από άκαρπες δεκαετίες ερευνών, οι οποίες είχαν απογοητεύσει τους ερευνητές και τους είχαν οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι κάτι τέτοιο είναι ανέφικτο. Χάρη στη νέα διαδικασία πολυμερισμού που ανακαλύφθηκε στο ΜΙΤ, είναι πια δυνατό τα μονομερή να σχηματίσουν πολυμερή δύο διαστάσεων με μορφή δίσκων που ο ένας «στοιβάζεται» πάνω στον άλλο, με δεσμούς υδρογόνου να συγκρατούν τους δίσκους μεταξύ τους και να προσδίδουν σταθερότητα και αντοχή στην όλη δομή.
Δημιουργούνται, έτσι, λεπτά φιλμ που μπορούν να παραχθούν μαζικά.

Όπως έδειξαν οι δοκιμές του, το νέο υλικό έχει μόνο το 1/16ο της πυκνότητας του χάλυβα, αλλά για να το σπάσει κανείς πρέπει να του ασκήσει διπλάσια δύναμη από ό,τι πάνω στον χάλυβα για να σπάσει ο τελευταίος. Επίσης, είναι αδιαπέραστο από τα αέρια ή από το νερό, κάτι που δεν συμβαίνει με τα άλλα πολυμερή. Οι ερευνητές έχουν ήδη καταθέσει δύο πατέντες νέας τεχνολογίας για την κατοχύρωση της εφεύρεσής τους.

Σύνδεσμος για την επιστημονική δημοσίευση: https://www.nature.com/articles/s41586-021-04296-3

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ

πηγη