Materi anyar iki awujud polimer rong dimensi, digawe saka melamin , sing bisa nglumpuk dhewe dadi lembaran, ora kaya polimer liyane, sing mbentuk rantai siji dimensi kaya spageti. Nganti saiki, para ilmuwan percaya yen ora mungkin ngindhuksi polimer supaya mbentuk lembaran 2D.
Bahan kasebut bisa digunakake minangka lapisan sing entheng lan tahan lama kanggo bagean mobil utawa ponsel, utawa minangka bahan bangunan kanggo jembatan utawa struktur liyane, ujare Michael Strano, Profesor Teknik Kimia Carbon P. Dubbs ing MIT lan penulis senior saka studi anyar.
"Kita ora biasane mikir plastik minangka barang sing bisa digunakake kanggo ndhukung bangunan, nanging kanthi materi iki, sampeyan bisa ngaktifake barang anyar," ujare. "Duwe sifat sing ora biasa lan kita bungah banget babagan iki."
Para peneliti wis ngajokake rong paten babagan proses sing digunakake kanggo ngasilake materi kasebut, sing diterangake ing makalah sing diterbitake dina iki ing Nature . Postdoc MIT Yuwen Zeng minangka penulis utama panliten kasebut.
Loro dimensi
Polimer, sing kalebu kabeh plastik, kalebu rantai blok bangunan sing diarani monomer. Rantai kasebut tuwuh kanthi nambah molekul anyar ing ujunge. Sawise dibentuk, polimer bisa dibentuk dadi obyek telung dimensi, kayata botol banyu, nggunakake cetakan injeksi.
Ilmuwan polimer wis suwe nganggep manawa polimer bisa didorong tuwuh dadi lembaran rong dimensi, mula bakal dadi bahan sing kuwat lan entheng. Nanging, pirang-pirang dekade kerja ing lapangan iki nyebabake kesimpulan yen ora bisa nggawe lembaran kasebut. Siji alesan kanggo iki yaiku yen mung siji monomer sing muter munggah utawa mudhun, metu saka bidang lembaran sing akeh, materi kasebut bakal mulai berkembang ing telung dimensi lan struktur kaya lembaran bakal ilang.
Nanging, ing panaliten anyar, Strano lan kanca-kancane nggawe proses polimerisasi anyar sing ngidini nggawe lembaran rong dimensi sing diarani polyaramide. Kanggo blok bangunan monomer, dheweke nggunakake senyawa sing diarani melamin, sing ngemot cincin atom karbon lan nitrogen. Ing kahanan sing tepat, monomer iki bisa tuwuh ing rong dimensi, mbentuk disk. Disk iki numpuk ing ndhuwur siji liyane, dicekel bebarengan dening ikatan hidrogen antarane lapisan, kang nggawe struktur banget stabil lan kuwat.
"Tinimbang nggawe molekul kaya spageti, kita bisa nggawe bidang molekul kaya sheet, ing ngendi kita njaluk molekul kanggo nyambungake awake dhewe ing rong dimensi," ujare Strano. "Mekanisme iki kedadeyan kanthi spontan ing solusi, lan sawise nggawe sintesis materi, kita bisa kanthi gampang muter film tipis sing luar biasa kuwat."
Amarga materi mandhiri ing solusi, bisa digawe kanthi jumlah gedhe kanthi nambah jumlah bahan wiwitan. Peneliti nuduhake manawa bisa nutupi permukaan karo film materi, sing diarani 2DPA-1.
"Kanthi advance iki, kita duwe molekul planar sing bakal dadi luwih gampang fashion menyang banget kuwat, nanging materi banget lancip,"Sa Strano.
Cahya nanging kuwat
Para panaliti nemokake manawa modulus elastis materi anyar - ukuran kekuwatan sing dibutuhake kanggo ngowahi bentuk materi - antarane papat lan kaping enem luwih gedhe tinimbang kaca anti peluru. Padha uga ketemu sing kekuatan ngasilaken, utawa carane akeh pasukan iku njupuk kanggo break materi, kaping pindho saka baja, sanajan materi wis mung bab siji enem Kapadhetan saka baja.
Fitur utama liyane 2DPA-1 yaiku ora kedap gas. Nalika polimer liyane digawe saka rentengan coiled karo longkangan sing ngidini gas kanggo seep liwat, materi anyar digawe saka monomer sing ngunci bebarengan kaya LEGOs, lan molekul ora bisa njaluk antarane wong-wong mau.
"Iki bisa ngidini kita nggawe lapisan ultrathin sing bisa nyegah banyu utawa gas supaya ora liwat," ujare Strano. "Lapisan penghalang iki bisa digunakake kanggo nglindhungi logam ing mobil lan kendaraan liyane, utawa struktur baja."
Strano lan murid-muridé saiki sinau kanthi luwih rinci babagan carane polimer tartamtu iki bisa mbentuk lembaran 2D, lan lagi nyoba ngganti dandanan molekuler kanggo nggawe jinis bahan novel liyane.
Panliten kasebut didanai dening Pusat Pengangkutan Nanofluida Ditingkatake (CENT) lan Pusat Riset Frontier Energi sing disponsori dening Departemen Ilmu Energi Departemen AS, lan Laboratorium Riset Angkatan Darat.
Kontak Warta:
email: [email dilindhungi]
Tel: + 86-28-8411-1861