Một mẫu vật liệu polyme 2D mới 2DPA-1, cũng như một số thứ nó có thể được ứng dụng.
Các kỹ sư tại MIT đã phát triển một loại vật liệu siêu mỏng mới, nhẹ như nhựa nhưng cứng hơn thép. Vật liệu bền này có thể được sử dụng trong xe cộ hoặc thiết bị điện tử, và tận dụng được các kỹ thuật sản xuất mà trước đây người ta cho là không thể.
Polyme là vật liệu linh hoạt, trong đó nhựa có lẽ là ví dụ được biết đến nhiều nhất. Dưới kính hiển vi, polyme thường trông giống như những sợi chỉ nguệch ngoạc, chuỗi một chiều của các đơn vị được gọi là monome, nhưng chúng có thể được ghép thành hình dạng ba chiều thông qua các phương pháp sản xuất như ép phun.
Tuy nhiên, để các polyme liên kết với nhau để tạo thành các tấm hai chiều lại khó một cách đáng ngạc nhiên. Mặc dù một số đội nhóm nghiên cứu đã đạt được thành công nhất định, nhưng các vật liệu tạo ra thường có lỗi, làm giảm sức mạnh hoặc các đặc tính mong muốn khác của chúng.
Nhưng đối với nghiên cứu mới, các nhà khoa học của MIT cho biết họ đã phát triển một phương pháp sản xuất mới cho phép polyme tạo thành các tấm 2D mà vẫn giữ nguyên độ bền của chúng. Nhóm nghiên cứu bắt đầu với melamine là monome, có cấu trúc gồm các vòng cacbon và nitơ. Trong một dung dịch được tiếp xúc với điều kiện thích hợp, các phân tử này phát triển sang một bên thành hình đĩa, sau đó xếp chồng lên nhau, với các liên kết hydro giữ các lớp lại với nhau.
“Thay vì tạo ra một phân tử giống như mì spaghetti, chúng ta có thể tạo ra một mặt phẳng phân tử giống như tấm, nơi chúng ta khiến các phân tử tự kết nối với nhau theo hai chiều,” Michael Strano, tác giả chính của nghiên cứu cho biết. “Cơ chế này xảy ra một cách tự nhiên trong dung dịch, và sau khi chúng tôi tổng hợp vật liệu, chúng tôi có thể dễ dàng kéo thành các màng mỏng có độ bền vượt trội”.
Nhóm nghiên cứu gọi vật liệu này là 2DPA-1 và nó có một số đặc tính ấn tượng. Mặc dù nó cực kỳ mỏng và nhẹ, nhưng polyme có độ bền uốn gấp đôi thép và cần lực để làm biến dạng nó gấp sáu lần so với kính chống đạn. Nó cũng hoàn toàn không thấm khí và chất lỏng.
Với những khả năng này, 2DPA-1 có thể tạo ra một lớp phủ nhẹ, bền, kín nước cho xe cộ, thiết bị điện tử như điện thoại thông minh và những thứ tương tự, hoặc thậm chí được sử dụng làm vật liệu xây dựng.
“Chúng tôi thường không nghĩ nhựa là thứ mà bạn có thể sử dụng để hỗ trợ một tòa nhà, nhưng với vật liệu này, bạn có thể tạo ra những điều mới mẻ", Strano cho biết. "Nó có những đặc tính rất khác thường và chúng tôi rất vui mừng về điều đó."
Nhóm nghiên cứu nói rằng phương pháp sản xuất có thể dễ dàng mở rộng và có thể được điều chỉnh để tạo ra các loại vật liệu khác.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature.
Tham khảo NewAtlas
