Yeni bir plastik, kurşun geçirmez camdan daha serttir ve yumuşak çelikten daha yüksek bir akma dayanımına sahiptir. Örneğin, malzeme arabalar için koruyucu kaplama veya binalar için inşaat malzemesi olarak kullanılabilir.
Cambridge (ABD). Son yıllarda araştırmalar , özel moleküler yapılarından dolayı özel özelliklere sahip olan bir dizi süper malzeme geliştirmiştir. Özellikleri üç boyutlu malzemelerden önemli ölçüde farklı olan grafen gibi iki boyutlu malzemeler özellikle ilgi çekicidir. Bilim adamları uzun zamandır polimerlerin iki boyutlu formlarında da iyi mekanik özelliklere sahip olabileceğini varsaydılar.
Geleneksel plastikle karşılaştırıldığında, bu tür plastikler daha düşük bir yoğunlukta daha yüksek mukavemete ve sertliğe sahip olabilir. Ancak iki boyutlu polimer filmler üretmek henüz mümkün olmamıştır.
Bağlamaların yönleri
Bunun nedeni, temel yapı taşlarının genellikle birbirleriyle çapraz bağlandıkları koşullar altında karıştırıldığı polimerlerin tipik üretimidir. Ancak bu, bağların nasıl hizalandığını kontrol etmeyi zorlaştırır.
Massachusetts Institute of Technology’den (MIT) Yuwen Zeng, “Bir polimerleştirici diskte bir bağ kolu bile düzlemden dışarı çıktığı anda, 3D yapı, istenen iki boyutlu düzlemden daha hızlı büyüyecektir” diye açıklıyor. Bu nedenle bazı bilim adamları, iki boyutlu polimer katmanları üretmenin imkansız olduğunu bile düşündüler. Onlarca yıllık başarısız girişimler de bunun lehine konuştu.
2D polimer oluşturuldu
Nature dergisindeki bir yayına göre, Zeng’in ekibi artık iki boyutlu bir polimer katman oluşturmayı başardı. Bu, bağların geniş bir alana yayıldığı temel yapı taşlarını seçtikleri için mümkün oldu. Araştırmacılar, “Hipotezimiz, güçlü amid-aromatik konjugasyonun düzlem dışı bağ dönüşünü engellediğiydi” diye açıklıyor.
Kimyagerler, birbirleriyle o kadar hızlı reaksiyona girerek tek katmanlar oluşturan nitrojen içeren halka molekül melamin ve piridin kullandılar. Michael Strano, “Bu süreç çözelti içinde kendiliğinden gerçekleşir ve böylece moleküllerin iki boyutlu olarak sıralandığı folyo benzeri polimer filmler üretebiliriz” diyor. Daha sonra, hidrojen bağları, çok katmanlı bir malzeme oluşturmak için bu iki boyutlu ağları birbirine bağlayabilir.
2DPA-1 yumuşak çelikte daha dayanıklıdır
Sonraki deneylerde araştırmacılar, 2D polimerin istenen özelliklere sahip olduğunu doğrulayabildiler. 2DPA-1 olarak bilinen malzemeyi bir atomik kuvvet mikroskobunun ucuyla girintilemek için 12,7 gigapaskal gereklidir. Bu, kurşun geçirmez camın basıncının dört ila altı katıdır.
2DPA-1 malzemesinin bükülme mukavemeti daha da fazladır. “2DPA-1, 488 megapaskallık bir akma dayanımı gösterdi. Bu, yumuşak çeliğin neredeyse iki katı, ancak yoğunluğu yalnızca altıda biri kadar,” diye açıklıyor bilim adamları. Ek olarak, 2D polimer, görünüşte delikli bir moleküler ağdan oluşmasına rağmen, gazlara ve suya karşı geçirimsizdir.
Çok sayıda uygulama olanağı
Geliştiricilere göre, polimerin alışılmadık özelliklerinden dolayı çok sayıda potansiyel kullanımı var. “Normalde plastiği bir binayı desteklemek için kullanılabilecek bir şey olarak düşünmezsiniz. Ancak bu malzemeyle tamamen yeni şeyler mümkün” diye açıklıyor Strano. Ultra ince polimer filmler, örneğin vitrinler ve araba parçaları için koruyucu bir tabaka veya köprüler için bir yapı malzemesi olarak kullanılabilir.
Üretim de nispeten basittir ve araştırmacılara göre endüstriyel ölçekte gerçekleştirilebilir çünkü moleküller doğru koşullar altında polimeri neredeyse kendi başlarına oluştururlar. Strano, “Yani, çok güçlü ama çok ince bir malzemeye kolaylıkla dönüştürülebilen düzlemsel moleküllerimiz var” diyor.
