美國的化學科學家們利用一種新的聚合工藝,創(chuàng)造出一種比鋼更堅固、像塑料一樣輕、易于大量生產的新材料。這種新材料是一種自組裝成薄片的二維聚合物,不同于所有其他聚合物,它們可以自形成一維的意大利面狀鏈結構。
該大學化學工程教授、這項新研究的資深作者解釋說:“這種材料可以用作汽車零件或手機的輕質耐用涂層,也可以用作橋梁或其他結構的建筑材料,它們將無堅不摧。過去,塑料不可能用來支撐建筑物的東西,但有了這種技術,你可以創(chuàng)造任何新的東西,它有非常不尋常的特性,我們對此感到非常興奮?!蔽覀冎谰酆衔铮ㄋ兴芰?,是由稱為單體的積木形鏈組成的。這些鏈通過在末端添加新分子而生長,一旦成型,聚合物可以通過注塑成型成三維物體,比如礦泉水瓶子。
科學家一直在想一件事,如果聚合物能夠被誘導生長成二維薄片,它們應該可以被制造成非常堅固、輕質的材料。不過之前科學家們這一領域的研究得出了這樣的結論:制作出這樣的結構幾乎是不可能的。在這項新的研究中,這位科學家和他的同事提出了一種新的聚合工藝,使他們能夠生成一種稱為聚胺的二維薄片。
對于單體構建塊,他們使用一種叫做三聚氰胺的化合物,它包含一個碳和氮原子環(huán)。在合適的條件下,這些單體可以在二維空間生長,形成圓盤。這些圓盤疊在一起,通過層間的氫鍵連接在一起,使結構非常穩(wěn)定和牢固。科學家們解釋說:“我們可以制造一個片狀的分子平面,而不是像意大利面條一樣的分子,在那里我們可以讓分子在二維空間中連接在一起。這種機制在溶液中自發(fā)發(fā)生,合成材料后,我們可以很容易地旋轉出非常堅固的涂層薄膜。”