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Os cientistas criaram plástico equivalente ao aço - forte, mas não pesado. Os plásticos, que os químicos às vezes chamam de polímeros, são uma classe de moléculas de cadeia longa compostas de unidades de repetição curtas chamadas monômeros. vem em forma de membrana.Também é 50 vezes mais hermético que o plástico mais impermeável do mercado.Outro aspecto notável deste polímero é sua simplicidade de síntese.O processo, que ocorre à temperatura ambiente, requer apenas materiais baratos, e o O polímero pode ser produzido em massa em grandes folhas com apenas nanômetros de espessura. Os pesquisadores relatam suas descobertas em 2 de fevereiro na revista Nature.
O material em questão é chamado de poliamida, uma rede rosqueada de unidades moleculares de amida (amidas são grupos químicos de nitrogênio ligados a átomos de carbono ligados a oxigênio). tecido resistente. Assim como o Kevlar, as moléculas de poliamida do novo material estão ligadas entre si por ligações de hidrogênio ao longo de toda a extensão de suas cadeias, o que aumenta a resistência geral do material.
"Eles se unem como velcro", disse o principal autor Michael Strano, engenheiro químico do MIT. O rompimento de materiais requer não apenas a quebra de cadeias moleculares individuais, mas também a superação das gigantescas ligações intermoleculares de hidrogênio que permeiam todo o pacote de polímeros.
Além disso, os novos polímeros podem formar flocos automaticamente. Isso torna o material fácil de processar, pois pode ser transformado em filmes finos ou usado como revestimento de superfície de filme fino. Os polímeros tradicionais tendem a crescer como cadeias lineares ou ramificar e link em três dimensões, independentemente da orientação. Mas os polímeros da Strano crescem de uma forma única em 2D para formar nanofolhas.
“Você pode agregar em um pedaço de papel?Acontece que, na maioria dos casos, você não pode fazer isso até o nosso trabalho”, disse Strano. “Então, encontramos um novo mecanismo.”Neste trabalho recente, sua equipe superou um obstáculo para tornar possível essa agregação bidimensional.
A razão pela qual as poliaramidas têm uma estrutura planar é que a síntese de polímeros envolve um mecanismo chamado de modelagem autocatalítica: à medida que o polímero se alonga e adere aos blocos de construção do monômero, a crescente rede de polímeros induz os monômeros subsequentes a se combinarem apenas na direção certa para fortalecer a união do estrutura bidimensional. Os pesquisadores demonstraram que poderiam facilmente revestir o polímero em solução em wafers para criar laminados de uma polegada de largura com menos de 4 nanômetros de espessura. Isso é quase um milionésimo da espessura do papel de escritório comum.
Para quantificar as propriedades mecânicas do material polimérico, os pesquisadores mediram a força necessária para fazer furos em uma folha suspensa de material com uma agulha fina. é preciso duas vezes mais força para desenroscar essa poliamida superforte do que o aço da mesma espessura. De acordo com Strano, a substância pode ser usada como revestimento protetor em superfícies metálicas, como folheados de automóveis, ou como filtro para purificar a água. Na última função, a membrana de filtro ideal precisa ser fina, mas forte o suficiente para suportar altas pressões sem vazar pequenos contaminantes incômodos em nosso suprimento final – um ajuste perfeito para este material de poliamida.
No futuro, Strano espera estender o método de polimerização para diferentes polímeros além deste análogo de Kevlar. “Os polímeros estão ao nosso redor”, disse ele.Imagine transformar muitos tipos diferentes de polímeros, mesmo os exóticos que podem conduzir eletricidade ou luz, em filmes finos que podem cobrir uma variedade de superfícies, acrescenta. disse Stano.
Em um mundo cercado de plásticos, a sociedade tem motivos para se empolgar com outro novo polímero cujas propriedades mecânicas são tudo menos comuns, disse Strano. Essa aramida é extremamente durável, o que significa que podemos substituir os plásticos comuns, de tintas a sacolas e embalagens de alimentos, com menos materiais e mais fortes. Strano acrescentou que, do ponto de vista da sustentabilidade, este polímero 2D super-resistente é um passo na direção certa para libertar o mundo do plástico.
Shi En Kim (como ela geralmente é chamada de Kim) é uma escritora de ciência freelance nascida na Malásia e estagiária editorial da Popular Science Spring 2022. No espaço.
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Horário da postagem: 19 de maio de 2022