Lekki jak plastik, mocniejszy niż stal. Opracowano niezwykły materiał

Amerykańscy chemicy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali ultralekki materiał polimerowy, który jest dwa razy wytrzymalszy niż stal. Autorzy przekonują, że ich nowatorski produkt może mieć bardzo szerokie zastosowanie.

Materiał został stworzony dzięki wykorzystaniu nowatorskiego procesu polimeryzacji. Główny autor badania prof. Michael Strano mówi, że udało się uzyskać produkt, który może służyć jako lekka i wytrzymała powłoka części samochodowych, smartfonów oraz mostów i budynków miejskich. Wyniki badań zostały opisane na łamach magazynu Nature.

– Zazwyczaj nie myślimy o tworzywach sztucznych jako o czymś, co można wykorzystać jako podporę budynku, ale nasz materiał posiada takie możliwości – podkreśla prof. Strano. 

Polimery to substancje chemiczne o dużej masie cząsteczkowej, stosowane w bardzo wielu gałęziach przemysłu. Właściwości mechaniczne i fizyczne struktur wykonanych z tych substancji można łatwo zmienić poprzez zmianę struktury lub warunków syntezy tych substancji. Dzięki temu ten sam surowiec można wykorzystać do produkcji elastycznych taśm gumowych oraz przedmiotów z tworzyw sztucznych o wysokiej wytrzymałości.

Mimo to polimery nie są powszechnie stosowane w tych dziedzinach nauki i technologii, które wymagają wysokiej wytrzymałości i odporności materiałów na zużycie. Wynika to z faktu, że większość polimerów ma strukturę chaotyczną lub amorficzną, co czyni je podatnymi na naprężenia mechaniczne.

Prof. Strano i jego zespół rozwiązali ten problem, opracowując polimery składające się z dwóch różnych typów cząsteczek organicznych. W trakcie eksperymentów chemikom udało się stworzyć materiał, którego moduł sprężystości (miara siły potrzebnej do odkształcenia materiału) jest od czterech do sześciu razy większy niż w przypadku szkła kuloodpornego - podkreślono w komunikacie prasowym MIT.

Okazało się również, że granica plastyczności (wartość naprężenia, przy którym powstają nieodwracalne mikroskopijne odkształcenia) jest dwa razy większa niż w przypadku stali. Co ciekawe, materiał ma tylko ok. jednej szóstej gęstości stali, jest tak lekki jak plastik i może być łatwo wytwarzany w dużych ilościach. Innowacyjność i duża wytrzymałość materiału wynikają z faktu, że udało się go wytworzyć w postaci dwuwymiarowych arkuszy, podczas gdy inne polimery tworzą jednowymiarowe łańcuchy przypominające spaghetti.