Инженеры Массачусетского технологического института создали легкий материал, прочнее стали

2DPA-1 такой же легкий, как пластик, и вдвое прочнее стали (Фото: MIT.edu)

Новый материал, созданный исследователями Массачусетского технологического института (MIT), называют революционным. 2 ДПА-1 легкий как пластик и в два раза прочнее стали. В отличие от доступных в настоящее время полимеров, он может проводить электричество и блокировать газ. Ученые считают, что 2DPA-1 может помочь уменьшить наш углеродный след и, возможно, даже уменьшить безудержное использование одноразового пластика.

Современные полимеры, к которым относятся все пластмассы, состоят из цепочек строительных блоков, называемых мономерами. Они соединены в повторяющиеся узоры. В то время как мономерные цепи прочные, промежутки между ними слабые и пористые. По этой причине вы иногда можете чувствовать запах еды, хранящейся в пакетах с застежкой-молнией.

Строительные блоки современных полимеров расположены в виде спирали (Фото: Cjp24,/CC BY-SA 3.0/Wikimedia Commons)

2DPA-1 — первый плоский двумерный полимер. Его строительные блоки, или мономеры, прочно сцеплены друг с другом. Это похоже на то, как прикрепляются детали LEGO.

Майкл Страно, старший автор исследования, сравнивает два полимера с разными видами макарон. «Вы можете упаковать спагетти вместе сколько угодно, но в них все равно есть дыры», — объясняет он. «Вот куда идет томатный соус. Но если ваша паста была тарелками, и они любят прилипать друг к другу, что ж, соус для спагетти туда не попадет».

Исследователи утверждают, что плоские листы полимера можно сложить вместе, чтобы получить прочные, сверхлегкие строительные материалы, которые могли бы заменить сталь. Поскольку 2DPA-1 дешев в производстве в больших количествах, это существенно удешевит строительство различных конструкций. Это также было бы лучше для окружающей среды, поскольку на производство стали приходится около 8 процентов глобальных выбросов углекислого газа.

«Обычно мы не думаем о пластике как о чем-то, что можно использовать для поддержки здания, но с этим материалом вы можете создавать новые вещи», — говорит Страно. «У него очень необычные свойства, и мы очень этому рады ».

Сравнение структуры современных полимеров (слева) и 2DPA-1 (справа) (Фото: Yuwen Zeng et al.)

2DPA-1 также можно свернуть в крошечные трубочки и смешать с другими пластиками, чтобы сделать такие вещи, как углеродное волокно, используемое для высокопроизводительных продуктов, таких как самолеты и гоночные автомобили. Тем не менее, самое непосредственное применение Strano для непроницаемого полимера – это покрытие автомобилей и домов для предотвращения окисления. Это относится к химической реакции между железом, водой и кислородом с образованием гидратированного оксида железа (III), или того, что мы называем ржавчиной.

Ученые Массачусетского технологического института, опубликовавшие свои выводы в журнале Nature 3 февраля 2022 года, не проверяли, можно ли переработать 2DPA-1. Тем не менее, они считают, что более прочный и долговечный материал может когда-нибудь заменить одноразовые контейнеры. Это помогло бы уменьшить загрязнение пластиком