來源：中國合成樹脂網(wǎng) 2022-02-23 09:40:11
美國《大眾科學(xué)》月刊網(wǎng)站近日報(bào)道稱，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造出可以媲美鋼鐵的塑料——它像鋼鐵一樣堅(jiān)固，卻沒有鋼鐵那樣沉重。
塑料有時(shí)被化學(xué)家稱為“聚合物”。它們擁有長鏈分子，而這些長鏈分子由稱為“單體”的短的重復(fù)單元構(gòu)成。與以往具備相同強(qiáng)度的聚合物不同，這種新材料完全以膜的形式出現(xiàn)。它的密封性也是市場上最不透氣塑料的50倍。這種聚合物的另一個(gè)值得注意的方面是，它的合成很簡單。只需用廉價(jià)的材料在室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行制造。這種聚合物可被加工成只有幾納米厚的大薄片。研究人員2月2日在《自然》周刊上公布了他們的研究結(jié)果。
這種材料被稱為“聚酰胺”。它是由酰胺分子單位組成的一種螺紋網(wǎng)絡(luò)（酰胺是附著在與氧相結(jié)合的碳原子上的氮的化學(xué)基團(tuán)）。這類聚合物包括用于制造防彈背心的凱夫拉爾合成纖維和耐火織物諾梅克斯。與凱夫拉爾一樣，這種新材料中的聚酰胺分子也會(huì)通過它們長鏈上的氫鍵相互連結(jié)在一起，從而增強(qiáng)這種材料的整體強(qiáng)度。
這項(xiàng)研究的第一作者、美國麻省理工學(xué)院的化學(xué)工程師邁克爾·斯特拉諾說：“它們就像尼龍搭扣一樣粘在一起。”撕裂這種材料不僅需要截?cái)鄦蝹€(gè)分子鏈，還需要克服遍布整個(gè)聚合物束的分子間氫鍵。
此外，這種新型聚合物能夠自動(dòng)形成薄片。這使得該材料易于加工。它可以制成薄膜或用作薄膜狀表面涂層。傳統(tǒng)聚合物往往以線性鏈的方式進(jìn)行擴(kuò)展，或在3個(gè)維度中不加選擇地反復(fù)拓展和連接。但斯特拉諾的聚合物以獨(dú)特的二維形式擴(kuò)展，從而形成納米薄片。
斯特拉諾說：“你能在薄片中進(jìn)行聚合反應(yīng)嗎？事實(shí)證明，在我們進(jìn)行這項(xiàng)工作之前，你一般是做不到的。所以，我們找到了一種新的機(jī)制?！痹谧罱倪@項(xiàng)工作中，他的團(tuán)隊(duì)克服了各種障礙，使這種二維聚合反應(yīng)變得可能。
斯特拉諾說，在一個(gè)被塑料包圍的世界里，社會(huì)有理由為一種機(jī)械特性絕不普通的新型聚合物感到興奮。這種芳香聚酰胺非常耐用，這意味著我們可以用較少量更加結(jié)實(shí)的材料來制造涂層、袋子、食品包裝等常用塑料制品。斯特拉諾又說，從可持續(xù)性的角度來看，為了讓世界遠(yuǎn)離塑料，這種超強(qiáng)的二維聚合物代表著朝正確方向邁出的一步。
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