Il-materjal il-ġdid huwa polimeru bidimensjonali, magħmul mill- melamina , li jingħaqad waħdu f'folji, għall-kuntrarju tal-polimeri l-oħra kollha, li jiffurmaw ktajjen unidimensjonali, bħal spagetti. Sa issa, ix-xjentisti kienu jemmnu li kien impossibbli li l-polimeri jiġu indotti biex jiffurmaw folji 2D.
Materjal bħal dan jista' jintuża bħala kisi ħafif u durabbli għal partijiet tal-karozzi jew telefowns ċellulari, jew bħala materjal tal-bini għal pontijiet jew strutturi oħra, jgħid Michael Strano, il-Professur Carbon P. Dubbs tal-Inġinerija Kimika fl-MIT u l-awtur anzjan tal-istudju l-ġdid.
“Normalment ma naħsbux dwar il-plastik bħala xi ħaġa li tista’ tuża biex issostni bini, iżda b’dan il-materjal, tista’ tippermetti affarijiet ġodda,” jgħid. “Għandu proprjetajiet mhux tas-soltu ħafna u aħna eċċitati ħafna dwar dan.”
Ir-riċerkaturi ressqu żewġ privattivi dwar il-proċess li użaw biex jiġġeneraw il-materjal, li jiddeskrivu f'dokument li qed jidher illum f'Nature . Il-postdoc tal-MIT Yuwen Zeng huwa l-awtur ewlieni tal-istudju.
Żewġ dimensjonijiet
Il-polimeri, li jinkludu l-plastiks kollha, jikkonsistu minn ktajjen ta’ blokki tal-bini msejħa monomeri. Dawn il-ktajjen jikbru billi jżidu molekuli ġodda mat-truf tagħhom. Ladarba jiġu ffurmati, il-polimeri jistgħu jiġu ffurmati f’oġġetti tridimensjonali, bħal fliexken tal-ilma, bl-użu tal-iffurmar bl-injezzjoni.
Ix-xjentisti tal-polimeri ilhom ipoteżizzaw li jekk il-polimeri jistgħu jiġu indotti biex jikbru f'folja bidimensjonali, għandhom jiffurmaw materjali estremament b'saħħithom u ħfief. Madankollu, ħafna deċennji ta' xogħol f'dan il-qasam wasslu għall-konklużjoni li kien impossibbli li jinħolqu folji bħal dawn. Raġuni waħda għal dan kienet li jekk monomeru wieħed biss idur 'il fuq jew 'l isfel, 'il barra mill-pjan tal-folja li qed tikber, il-materjal jibda jespandi fi tliet dimensjonijiet u l-istruttura li tixbah folja tintilef.
Madankollu, fl-istudju l-ġdid, Strano u l-kollegi tiegħu ħarġu bi proċess ġdid ta’ polimerizzazzjoni li jippermettilhom jiġġeneraw folja bidimensjonali msejħa polyaramide. Għall-blokki tal-bini tal-monomeri, jużaw kompost imsejjaħ melamine, li fih ċirku ta’ atomi tal-karbonju u tan-nitroġenu. Taħt il-kundizzjonijiet it-tajba, dawn il-monomeri jistgħu jikbru f’żewġ dimensjonijiet, u jiffurmaw diski. Dawn id-diski huma f’munzelli fuq xulxin, miżmuma flimkien permezz ta’ bonds tal-idroġenu bejn is-saffi, li jagħmlu l-istruttura stabbli u b’saħħitha ħafna.
“Minflok ma nagħmlu molekula bħal spagetti, nistgħu nagħmlu pjan molekulari bħal folja, fejn inġibu l-molekuli jgħaqqdu lilhom infushom flimkien f'żewġ dimensjonijiet,” jgħid Strano. “Dan il-mekkaniżmu jiġri spontanjament f'soluzzjoni, u wara li nisintetizzaw il-materjal, nistgħu faċilment inkoraw films irqaq li huma straordinarjament b'saħħithom.”
Minħabba li l-materjal jingħaqad waħdu f'soluzzjoni, jista' jsir fi kwantitajiet kbar sempliċement billi tiżdied il-kwantità tal-materjali tal-bidu. Ir-riċerkaturi wrew li setgħu jiksu l-uċuħ b'films tal-materjal, li jsejħu 2DPA-1.
"B'dan l-avvanz, għandna molekuli planari li se jkunu ħafna aktar faċli biex jiġu ffurmati f'materjal b'saħħtu ħafna, iżda estremament irqiq," jgħid Strano.
Ħafif iżda b'saħħtu
Ir-riċerkaturi sabu li l-modulu elastiku tal-materjal il-ġdid — kejl ta’ kemm forza tieħu biex materjal jiġi deformat — huwa bejn erba’ u sitt darbiet akbar minn dak tal-ħġieġ kontra l-balal. Sabu wkoll li s-saħħa tar-rendiment tiegħu, jew kemm forza tieħu biex il-materjal jinkiser, hija d-doppju ta’ dik tal-azzar, anke jekk il-materjal għandu biss madwar sitt id-densità tal-azzar.
Karatteristika ewlenija oħra ta' 2DPA-1 hija li huwa impermeabbli għall-gassijiet. Filwaqt li polimeri oħra huma magħmula minn ktajjen imkebba' b'lakuni li jippermettu li l-gassijiet jgħaddu minn ġo fihom, il-materjal il-ġdid huwa magħmul minn monomeri li jissakkru flimkien bħal LEGOs, u l-molekuli ma jistgħux jidħlu bejniethom.
“Dan jista’ jippermettilna noħolqu kisi ultrarqiq li jista’ jipprevjeni kompletament l-ilma jew il-gassijiet milli jgħaddu,” jgħid Strano. “Dan it-tip ta’ kisi ta’ barriera jista’ jintuża biex jipproteġi l-metall fil-karozzi u vetturi oħra, jew strutturi tal-azzar.”
Strano u l-istudenti tiegħu issa qed jistudjaw f'aktar dettall kif dan il-polimeru partikolari kapaċi jifforma folji 2D, u qed jesperimentaw bil-bidla tal-kompożizzjoni molekulari tiegħu biex joħolqu tipi oħra ta' materjali ġodda.
Ir-riċerka ġiet iffinanzjata miċ-Ċentru għat-Trasport Nanofluwidiku Mtejjeb (CENT), Ċentru ta' Riċerka fil-Fruntiera tal-Enerġija sponsorjat mid-Dipartiment tal-Enerġija tal-Uffiċċju tax-Xjenza tal-Istati Uniti, u l-Laboratorju tar-Riċerka tal-Armata.
Kuntatt tal-Aħbarijiet:
email: [protett bl-email]
Tel: + 86-28-8411-1861