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美科學家(jiā)研發超(chāo)強鋼鐵般塑料“聚酰(xiān)胺”

來源:中國合(hé)成樹脂網 2022-02-23 09:40:11

美國《大眾科學》月刊(kān)網站近(jìn)日報(bào)道稱,科學家已經創造出可以媲美鋼鐵的塑料——它(tā)像鋼(gāng)鐵一樣堅固,卻沒(méi)有鋼鐵那樣沉重。

塑料有時(shí)被化學家稱為(wéi)“聚合物”。它們擁有長鏈分子,而這些長鏈分子由稱為(wéi)“單體”的短的重複單元(yuán)構成。與以(yǐ)往具備相同強度的聚合物不同,這種新材料完全以膜的形式出現。它的密(mì)封性也是市場上(shàng)最不透氣塑料的50倍。這種聚合物的另一個(gè)值得注意的方麵是,它的(de)妖精影院很簡單。隻需用廉價的材料在室內環境(jìng)中進行製造。這種聚合物可被加工成隻有幾納米厚的大(dà)薄片。研究人員2月2日在《自然》周刊上公(gōng)布了他們的研究(jiū)結果。

這種材料被稱為“聚酰胺(àn)”。它是(shì)由酰胺分子單位組成的一種螺紋網絡(酰胺是附著在與氧相結合的碳原子上的氮的(de)化學基團)。這類聚合物包括(kuò)用於製造(zào)防彈背心的凱夫拉爾合(hé)成(chéng)纖維和耐火織物諾梅克斯(sī)。與凱夫拉爾一樣,這種新材料中的聚酰(xiān)胺分子也會通過它們長鏈上的(de)氫鍵相互連結在(zài)一起,從而增強這種材(cái)料的整體(tǐ)強度。

這項研究(jiū)的第(dì)一作者、美國麻省理工學院的化學工程師邁克爾·斯特拉諾說:“它們就像尼龍搭扣一樣粘在一起。”撕裂這種材(cái)料不僅需要截斷單個分子鏈,還需(xū)要(yào)克服遍布整個聚合(hé)物束(shù)的分(fèn)子間氫鍵。

此外,這種新型聚合物能(néng)夠自動形成薄片。這使得該(gāi)材料(liào)易於加工。它可以製成薄膜或用作薄(báo)膜狀表麵塗層。傳統聚合物往往以線性鏈的方式進行擴展,或在3個維度中不加選擇地反(fǎn)複拓展和連接。但(dàn)斯特拉(lā)諾的聚合物以獨特的二維形式擴展,從而形成納米薄片。

斯(sī)特拉諾說(shuō):“你能在薄片中進行(háng)聚合(hé)反應嗎(ma)?事實證明,在我們進行這項工作之前,你一般是做不到的。所以,我們找到了一(yī)種新的機製(zhì)。”在(zài)最近的這項工作中,他的(de)團隊克服了各種障礙,使這種二維(wéi)聚(jù)合反應變得可能。

斯特拉諾說,在一個被塑料包圍的世界裏,社會有理由為一種機械特性絕不普通的新型(xíng)聚合物感到興奮。這種芳香聚酰胺非常耐用,這意味著我們(men)可以用較少量更加(jiā)結實的材料來製造塗層(céng)、袋子、食品(pǐn)包裝等常用塑料製品(pǐn)。斯特拉諾又說,從可持續性的角度來看,為了讓世界遠離(lí)塑料,這(zhè)種超強的二維聚合物代表(biǎo)著朝正確(què)方向邁出的(de)一步。


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