22.06.2022

Новый сверхпрочный полимерный материал

Исторически так сложилось, что прогресс человечества связан, прежде всего, с открытием новых материалов. Каменные орудия труда начали сменяться медными, но медь недостаточно твердый и прочный металл, поэтому до изобретения бронзы каменные и медные орудия сосуществовали.

Каменный век, медный, бронзовый, железный - они длились очень долго, на протяжении тысячелетий. Но сейчас изобретение новых материалов происходит каждодневно, не все из них, конечно, внедряются в производство, но быстрота прогресса в двадцать первом веке неоспорима.

Мощные компьютеры помогают ученым изобретать новые материалы, появилась даже целая наука - вычислительная химия. И особенно это подходит для изучения полимеров.

Ученые давно умели создавать цепочки мономеров, которые, объединяясь, становились трехмерным полимером. Звучит не так понятно, но полимеры это очень привычные материалы. Из них изготавливают очень многое: черепицу домов, трубы, пластиковые бутылки, корпус бытовой техники или компьютера, медицинское оборудование, детские игрушки и так далее.

В химии существовала давняя нерешенная задача: ученые уже давно пытались создать 2D-полимер, но у них не получалось. Некоторым даже стало казаться, что этого невозможно достигнуть.

Но в начале февраля 2022 года произошел прорыв. Группа ученых из Массачусетского технологического университета во главе с профессором Майклом Страно создали необычный двумерный полимер, получивший название 2DPA-1. Этот полимер образует очень тонкие листы, у которых есть несколько крайне важных свойств:

• 2DPA-1 легче, чем остальные виды пластика;
• он сверхпрочный, по этому показателю превосходит сталь;
• не пропускает воздух и воду.

Конечно, в первую очередь привлекает всеобщее внимание прочность этого материала. Американские СМИ проводят сравнение со сталью и говорят, что 2DPA-1 прочнее Человека из стали, то есть Супермена.

Модуль упругости у полимера 2DPA-1 в четыре-шесть раз больше, чем у пуленепробиваемого стекла (в зависимости от разновидности). Не надо забывать, что при этом этот полимер супертонкий. И его предел текучести в два раза выше, чем у стали.

Следует обратить внимание, что полимер 2DPA-1 не создается из мономерных цепочек, а сразу в виде листа материала, который возникает в растворе. Если необходимо создать больше полимера, нужно просто добавить больше исходного материала.

Благодаря этим свойствам, из 2DPA-1 можно производить пленочные покрытия для мобильных телефонов или автомобильных деталей.

Ученые говорят о более невероятном использовании двумерного полимера, которое, возможно, появится в будущем. Его можно использовать при строительстве зданий и даже мостов. Не все пластики непроницаемы для воздуха или других газов. 2DPA-1 выходит вперед по этому своему свойству, а если учесть, что он ультратонкий, то аналогов ему нет.

В настоящее время ученые, создавшие полимер 2DPA-1, продолжают исследовать его свойства и возможные недостатки. Модифицирование этого двумерного вещества еще проводится за тем, чтобы представить все возможности, которые несет это изобретение.

Люся Елисеева