Material berria bi dimentsioko polimero bat da, melaminaz egina , xaflatan auto-muntatzen dena, beste polimero guztiek ez bezala, hauek dimentsio bakarreko espageti itxurako kateak osatzen baitituzte. Orain arte, zientzialariek uste zuten ezinezkoa zela polimeroak 2D xaflak eratzea.
Material hori autoen piezen edo telefono mugikorren estaldura arin eta iraunkor gisa erabil liteke, edo zubiak edo beste egitura batzuk eraikitzeko material gisa, dio Michael Stranok, MITeko Ingeniaritza Kimikoko Carbon P. Dubbs irakasleak eta ikerketa berriaren egile nagusiak.
«Ez dugu normalean plastikoak eraikin bat eusteko erabil daitezkeen zerbait direla pentsatzen, baina material honekin gauza berriak ahalbidetu daitezke», dio. «Oso propietate ezohikoak ditu eta oso pozik gaude horrekin».
Ikertzaileek bi patente eskatu dituzte materiala sortzeko erabili duten prozesuari buruz, eta gaur Nature aldizkarian argitaratu den artikulu batean deskribatzen dute hori . Yuwen Zeng MITeko doktorego ondokoa da ikerketaren egile nagusia.
Bi dimentsio
Polimeroak, plastiko guztiak barne hartzen dituztenak, monomero izeneko eraikuntza-blokeen kateez osatuta daude. Kate hauek molekula berriak gehituz hazten dira muturretan. Behin eratuta, polimeroak hiru dimentsioko objektuetan molda daitezke, hala nola ur botiletan, injekzio-moldeaketa erabiliz.
Polimeroen zientzialariek aspalditik hipotesi gisa planteatu dute polimeroak bi dimentsioko xafla batean haztera bultzatu ahal izanez gero, material oso sendo eta arinak sortuko lituzketela. Hala ere, arlo honetan hamarkada askotako lanak ondorioztatu du ezinezkoa dela xafla horiek sortzea. Horren arrazoietako bat zen monomero bakar bat gora edo behera biratzen bada, hazten ari den xaflaren planotik kanpo, materiala hiru dimentsiotan hedatzen hasiko dela eta xafla itxurako egitura galduko dela.
Hala ere, ikerketa berrian, Stranok eta bere lankideek polimerizazio-prozesu berri bat asmatu zuten, poliaramida izeneko bi dimentsioko xafla bat sortzeko aukera ematen diena. Monomeroen eraikuntza-blokeetarako, melamina izeneko konposatu bat erabiltzen dute, karbono eta nitrogeno atomoen eraztun bat duena. Baldintza egokietan, monomero hauek bi dimentsiotan haz daitezke, diskoak eratuz. Disko hauek bata bestearen gainean pilatzen dira, geruzen arteko hidrogeno-loturek elkarrekin eutsiz, eta horrek egitura oso egonkorra eta sendoa bihurtzen du.
«Espageti itxurako molekula bat egin beharrean, xafla itxurako molekula-plano bat egin dezakegu, non molekulak bi dimentsiotan elkarri lotzen zaizkion», dio Stranok. «Mekanismo hau berez gertatzen da disoluzioan, eta materiala sintetizatu ondoren, erraz estali ditzakegu izugarri sendoak diren film meheak spin-mekanismoz».
Materiala disoluzioan bere kabuz muntatzen denez, kantitate handitan egin daiteke hasierako materialen kantitatea handituz. Ikertzaileek erakutsi zuten gainazalak materialaren filmekin estali zitzaketela, eta horiei 2DPA-1 deitzen diete.
«Aurrerapen honekin, molekula planarrak ditugu, askoz errazago moldatuko direnak material oso sendo baina oso mehe batean», dio Stranok.
Arina baina indartsua
Ikertzaileek aurkitu zuten material berriaren elastikotasun-modulua —material bat deformatzeko behar den indarraren neurria— bala-babesgarriarena baino lau eta sei aldiz handiagoa dela. Halaber, aurkitu zuten bere etekin-erresistentzia, edo materiala hausteko behar den indarra, altzairuarena baino bikoitza dela, nahiz eta materialak altzairuaren dentsitatearen seiren bat baino ez izan.
2DPA-1aren beste ezaugarri nagusi bat gasekiko iragazgaitza dela da. Beste polimero batzuk gasak iragaztea ahalbidetzen duten hutsuneak dituzten kate kiribilduz eginda dauden bitartean, material berria LEGOak bezala elkarri lotzen zaizkion monomeroz eginda dago, eta molekulak ezin dira haien artean sartu.
«Horri esker, ura edo gasak zeharkatzea erabat eragotziko duten estaldura ultrameheak sortu ahal izango ditugu», dio Stranok. «Oztopo-estaldura mota hau autoetan eta beste ibilgailu batzuetan metala edo altzairuzko egiturak babesteko erabil liteke».
Strano eta bere ikasleak xehetasun gehiagorekin aztertzen ari dira nola polimero honek 2D xaflak osatzeko gai den, eta haren osaera molekularra aldatzen esperimentatzen ari dira beste material mota batzuk sortzeko.
Ikerketa Center for Enhanced Nanofluidic Transport (CENT) erakundeak finantzatu zuen, AEBetako Energia Sailaren Zientzia Bulegoak eta Armadaren Ikerketa Laborategiak babestutako Energy Frontier Research Center bat.
Albisteak Harremanetarako:
Helbide elektronikoa [posta elektroniko bidez babestua]
Tel: + 86-28-8411-1861