Revolučný plast je pevnejší ako oceľ a navždy zmení náš svet
Po celé desaťročia platila v chémii jedna zdanlivo neotrasiteľná dogma. Vytvoriť polymér, ktorý by rástol do dokonale usporiadanej dvojrozmernej štruktúry, sa považovalo za nemožné. Vedci boli presvedčení, že ak by sa čo i len jediná molekula, monomér, naviazala nesprávne, celá štruktúra by sa zrútila do chaotického trojrozmerného klbka.
Zdroj Foto: Dr. Mohammad Naraghi/Texas A&M University College of Engineering
Dnes je však všetko inak, pretože tím chemických inžinierov z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) túto dogmu rozbil na prach. Podarilo sa im vytvoriť materiál s názvom 2DPA-1, prvý skutočný dvojrozmerný polymér na svete. Tradičné polyméry, z ktorých sa skladajú všetky plasty, si môžeme predstaviť ako jednorozmerné, špagetám podobné reťazce.
Aj keď ich natlačíte čo najtesnejšie k sebe, vždy medzi nimi zostanú medzery, cez ktoré prenikne napríklad omáčka, alebo v prípade plastových vreciek aj molekuly pachov. Nový materiál je však úplne iný, pretože jeho základné stavebné bloky sa nespájajú do reťazcov, ale do dokonale plochých diskov. Tieto disky, tvorené zlúčeninou zvanou melamín, sa v roztoku spontánne ukladajú na seba a spájajú sa silnými vodíkovými väzbami.
Výsledkom je štruktúra, ktorá sa viac podobá na dokonale poskladané LEGO kocky než na špagety, a v ktorej neexistujú žiadne medzery. Najväčšia revolúcia však nespočíva len v samotnom materiáli, ale v neuveriteľne jednoduchom spôsobe jeho výroby. Celý proces prebieha spontánne pri izbovej teplote, čo znamená, že na výrobu obrovského množstva stačí jednoducho zvýšiť množstvo východiskových surovín.
Vlastnosti tohto materiálu sú priam ohromujúce a prekonávajú všetko, čo sme doteraz poznali. Jeho medza klzu, teda sila potrebná na jeho trvalú deformáciu a zlomenie, je dvakrát vyššia ako v prípade ocele. To všetko dosahuje pri hustote, ktorá je približne šesťkrát nižšia ako hustota ocele, čo z neho robí bezkonkurenčne ľahký a zároveň extrémne pevný materiál.
Jeho modul pružnosti, ktorý meria odolnosť voči deformácii, je štyri až šesťkrát vyšší ako v prípade nepriestrelného skla. Vďaka svojej dokonale uzatvorenej štruktúre bez akýchkoľvek pórov je 2DPA-1 absolútne nepriepustný pre plyny a kvapaliny. Táto vlastnosť otvára dvere k vytvoreniu ultratenkých ochranných povlakov, ktoré by mohli navždy zabrániť korózii áut, lodí či oceľových konštrukcií.
Mohli by sme vyrábať obaly na potraviny, ktoré by dramaticky predĺžili ich trvanlivosť, alebo dokonale bezpečné nádrže na prchavé palivá, ako je vodík. Potenciál tohto materiálu je však ešte oveľa väčší a siaha až k riešeniu klimatickej krízy. Výroba ocele je zodpovedná za približne 8 % celosvetových emisií oxidu uhličitého, zatiaľ čo výroba 2DPA-1 je energeticky nenáročná.
Nahradenie ocele v stavebníctve a priemysle by tak mohlo znamenať obrovský krok k zníženiu nášho dopadu na planétu. Vedci z MIT tak nestvorili len nový materiál s výnimočnými vlastnosťami. Vytvorili kľúč k novej ére priemyslu, kde budovy, vozidlá a technológie budú ľahšie, odolnejšie a ekologickejšie, než sme si kedy dokázali predstaviť.
Zdroj: interestingengineering.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
Zobrazit Galériu
