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雲联材料比塑料轻,比钢硬

2022-10-15 14:42:56


麻省理工学院的团队创造了一种超轻材料,其强度是防弹玻璃的四到六倍,可用于保护智能手机屏幕。
该材料由麻省理工学院的专家开发,实现了长期以来被认为不可能实现的双向聚合反应。聚合是一个过程,其中称为单体的小原子结合形成称为聚合物的长意大利面条状链。聚合物纤维可以通过注塑成型形成水瓶等三维物体。

然而,该团队成功地创造了一种自组装成二维片材的材料。这些被称为聚芳酰胺的片材相互堆叠并通过极强的氢键结合在一起,使材料超强。除了用作手机的钢化玻璃外,该聚合物还可用作汽车零件或大型建筑材料的保护层web。

“我们通常不会考虑使用塑料来支撑建筑物,但使用新材料可以做很多事情,”领导这项研究的迈克尔斯特拉诺教授说。 “它有很多不寻常的功能,我们对此感到很兴奋。”

由二维片材形成的聚合物可用于生产超轻材料。然而,几十年的研究已经得出结论,这是不可能的,部分原因是只要一个单体与整个板的生长平面不对齐,整个物体就会变形。为了克服这个问题,该团队使用了由碳环和氮环组成的三聚氰胺化合物,通常用于制作塑料餐具。
斯特拉诺和他的同事发现,在适当的条件下,三聚氰胺中的单体可以生长出微小的堆叠二维圆盘,每一层都由一个氢环连接在一起,使其极其坚固和稳定。

该材料的弹性模量是防弹玻璃的4-6倍。同时,破坏聚合物所需的力(抗拉强度)是钢的两倍,尽管密度仅为钢的 1/6。由于具有自组装能力,只需增加起始材料的量,就可以轻松地大量生产材料lol。

这种名为 2DPA-1 的新材料可用作涂层。与其他含有扭曲单体链的聚合物不同,2DPA-1 的单体像乐高积木一样紧密结合在一起,为汽车和其他车辆或钢结构中的金属提供完美的防水和保护。

该团队已为制造这种新材料的工艺申请了专利。现在,他们正在研究聚合物如何形成二维片材,看看它们是否可以生产其他有用的新材料。他们于 2 月 2 日在《自然》杂志上发表了这项研究h5。


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