Para ilmuwan telah menciptakan plastik yang setara dengan baja — kuat tetapi tidak berat. Plastik, yang terkadang disebut oleh ahli kimia sebagai polimer, adalah kelas molekul rantai panjang yang terdiri dari unit berulang pendek yang disebut monomer. Tidak seperti polimer sebelumnya dengan kekuatan yang sama, bahan baru ini hanya datang dalam bentuk membran.Ini juga 50 kali lebih kedap udara daripada plastik yang paling kedap air di pasaran.Aspek penting lain dari polimer ini adalah kesederhanaan sintesisnya.Prosesnya, yang berlangsung pada suhu kamar, hanya membutuhkan bahan murah, dan polimer dapat diproduksi secara massal dalam lembaran besar yang tebalnya hanya nanometer. Para peneliti melaporkan temuan mereka pada 2 Februari di jurnal Nature.
Bahan yang dimaksud disebut poliamida, jaringan berulir dari unit molekul amida (amida adalah kelompok kimia nitrogen yang melekat pada atom karbon yang terikat oksigen). Polimer tersebut termasuk Kevlar, serat yang digunakan untuk membuat rompi antipeluru, dan Nomex, pelindung api. kain tahan. Seperti Kevlar, molekul poliamida dalam bahan baru dihubungkan satu sama lain oleh ikatan hidrogen di sepanjang rantainya, yang meningkatkan kekuatan keseluruhan bahan.
"Mereka saling menempel seperti Velcro," kata penulis utama Michael Strano, seorang insinyur kimia MIT. Merobek bahan tidak hanya membutuhkan pemutusan rantai molekul individu, tetapi juga mengatasi ikatan hidrogen antarmolekul raksasa yang menembus seluruh bundel polimer.
Selain itu, polimer baru dapat secara otomatis membentuk serpihan. Ini membuat bahan mudah diproses, karena dapat dibuat menjadi film tipis atau digunakan sebagai pelapis permukaan film tipis. Polimer tradisional cenderung tumbuh sebagai rantai linier, atau berulang kali bercabang dan bercabang. link dalam tiga dimensi, terlepas dari orientasi. Tapi polimer Strano tumbuh dengan cara yang unik dalam 2D untuk membentuk nanosheets.
“Bisakah Anda mengagregasi di selembar kertas?Ternyata, dalam banyak kasus, Anda tidak dapat melakukannya sampai pekerjaan kami selesai,” kata Strano. “Jadi, kami menemukan mekanisme baru.”Dalam karya baru-baru ini, timnya mengatasi rintangan untuk memungkinkan agregasi dua dimensi ini.
Alasan poliaramida memiliki struktur planar adalah karena sintesis polimer melibatkan mekanisme yang disebut templating autokatalitik: karena polimer memanjang dan menempel pada blok penyusun monomer, jaringan polimer yang tumbuh menginduksi monomer berikutnya untuk hanya Menggabungkan ke arah yang benar untuk memperkuat penyatuan struktur dua dimensi. Para peneliti menunjukkan bahwa mereka dapat dengan mudah melapisi polimer dalam larutan ke wafer untuk membuat laminasi selebar satu inci dengan tebal kurang dari 4 nanometer. Itu hampir sepersejuta ketebalan kertas kantor biasa.
Untuk mengukur sifat mekanik bahan polimer, para peneliti mengukur gaya yang diperlukan untuk melubangi lembaran bahan yang ditangguhkan dengan jarum halus. Poliamida ini memang lebih kaku daripada polimer tradisional seperti nilon, kain yang digunakan untuk membuat parasut. Hebatnya, dibutuhkan kekuatan dua kali lebih besar untuk melepaskan poliamida super kuat ini dibandingkan baja dengan ketebalan yang sama. Menurut Strano, zat tersebut dapat digunakan sebagai lapisan pelindung pada permukaan logam, seperti veneer mobil, atau sebagai filter untuk memurnikan air. Dalam fungsi terakhir, membran filter yang ideal harus tipis tetapi cukup kuat untuk menahan tekanan tinggi tanpa membocorkan kontaminan kecil yang mengganggu ke pasokan akhir kami – sangat cocok untuk bahan poliamida ini.
Di masa depan, Strano berharap untuk memperluas metode polimerisasi ke polimer berbeda di luar analog Kevlar ini. “Polimer ada di sekitar kita,” katanya. “Mereka melakukan segalanya.”Bayangkan mengubah berbagai jenis polimer, bahkan polimer eksotis yang dapat menghantarkan listrik atau cahaya, menjadi film tipis yang dapat menutupi berbagai permukaan, tambahnya. “Karena mekanisme baru ini, mungkin jenis polimer lain sekarang dapat digunakan,” kata Stano.
Di dunia yang dikelilingi oleh plastik, masyarakat memiliki alasan untuk bersemangat tentang polimer baru lain yang sifat mekaniknya tidak biasa, kata Strano. Aramid ini sangat tahan lama, yang berarti kita dapat mengganti plastik sehari-hari, dari cat hingga tas hingga kemasan makanan, dengan bahan yang lebih sedikit dan lebih kuat. Strano menambahkan bahwa dari sudut pandang keberlanjutan, polimer 2D yang sangat kuat ini merupakan langkah ke arah yang benar untuk membebaskan dunia dari plastik.
Shi En Kim (biasa dipanggil Kim) adalah penulis sains lepas kelahiran Malaysia dan magang editorial Popular Science Spring 2022. Dia telah banyak menulis tentang berbagai topik mulai dari penggunaan jaring laba-laba yang unik—manusia atau laba-laba itu sendiri—hingga pemulung. di luar angkasa.
Pesawat ruang angkasa Boeing Starliner belum mencapai Stasiun Luar Angkasa Internasional, tetapi para ahli optimis tentang penerbangan uji ketiga.
Kami adalah peserta dalam Amazon Services LLC Associates Program, sebuah program periklanan afiliasi yang dirancang untuk menyediakan cara bagi kami untuk mendapatkan bayaran dengan menautkan ke Amazon.com dan situs afiliasinya. Mendaftar atau menggunakan situs ini berarti menerima Persyaratan Layanan kami.
Waktu posting: Mei-19-2022