據外媒報道，麻省理工學院(MIT)的研究人員開發了一種新材料，這種材料比鋼更堅固，而且像塑料一樣輕。這種材料利用一種新穎的聚合工藝制成，并且便于大批量生產，其用途包括汽車零部件或手機的輕質耐用涂層，也可用作橋梁和其他結構的建筑材料。
主要研究人員Michael Strano表示：“通常不認為塑料可以用來支撐建筑物，但使用這種材料，可以創造新的事物。其具有極不尋常的特征，讓人感到興奮?！?/p>
這種新材料是一種二維聚合物，可以自組合成片材。與之不同的是，其他聚合物形成的是一維的意大利面條狀鏈。到目前為止，科學家們一直認為，不可能誘導聚合物形成二維片材。
據介紹，包括所有塑料在內的聚合物，由稱為單體的結構單元鏈組成。這些鏈通過在其末端添加新分子而生長。這些聚合物一旦形成，可以通過注塑成型制成三維物體，例如水瓶。長期以來，聚合物科學家一直假設，如果可以誘導聚合物長成二維片材，應該會形成極其堅固、輕質的材料。然而，該領域經過數十年研究得出的結論是，不可能創建這樣的片材。其原因之一是，如果只有一個單體向上或向下旋轉，超出生長片材平面后，材料將開始在三個維度上膨脹，從而失去片狀結構。
然而，在這項新研究中，研究人員提出了一種新的聚合工藝，能夠生成一種稱為聚芳酰胺的二維片材。研究人員采用一種叫做三聚氰胺的化合物，作為單體結構單元，其中含有一個碳和氮原子環。在適當條件下，這些單體可以二維生長，形成圓盤。這些圓盤相互堆疊，通過層間的氫鍵結合在一起，形成非常穩定和堅固的結構。
這種材料可在溶液中自組合，通過增加起始材料的數量，即可進行大量制造。研究人員表明，可以在表面上涂覆這種材料的薄膜，并稱之為2DPA-1。Strano表示：“通過制造片狀分子平面，而不是類似意大利面條的分子，研究人員可以讓分子在二維上將自己連接在一起。這種機制在溶液中自發發生，在合成材料后，可以輕松地將其旋涂成非常堅固的薄膜?！?/p>
研究表明，這種新材料的強度是防彈玻璃的4-6倍。盡管密度僅為鋼的六分之一，但其屈服強度(或者說破壞材料所需的力量)是鋼的兩倍。
2DPA-1的另一關鍵特性在于不透氣。這種新材料由像樂高積木一樣鎖在一起的單體制成，分子無法進入其間。相比之下，其他聚合物是由帶有間隙的盤旋鏈制成的，氣體可能通過間隙滲入。
Strano總結說：“這樣我們可以創造出完全防水或不透氣的超薄涂層。這種阻隔涂層可用于保護車輛中的金屬或鋼結構?！?/p>
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