Двумерный полимер крепче стали

14.02.2022

Американские материаловеды научились синтезировать двумерные полимеры, которые, в отличие от других, способны собираться послойно вместо того, чтобы образовывать одномерные цепочки. Полученный из меламина двумерный полиарамид имеет в шесть раз меньшую плотность, чем сталь, однако почти вдвое прочнее ее. Способ изготовления масштабирован - материал самособирается в растворе.
 
Химики стремятся получить ковалентно связанную высокопериодическую молекулярную структуру толщиной в один мономер. "Молекулярный ковер" (molecular carpet) - хороший термин для понятия двумерного полимера. Настоящие двумерные полимеры будут иметь толщину в один мономер и правильную структуру.

Большой проблемой в создании двумерных полимеров является то, что, даже несмотря на то, что стратегии синтеза таких структур существуют, трехмерный сферический аналог растет гораздо быстрее. То есть только желаемая молекулярная структура полимеризуется, ее быстро обгонит уже знакомая трехмерная, для создания которой достаточно одного вращения связи присоединенного мономера. В своей работе исследователи Массачусетского технологического института попытались обойти это ограничение и начали экспериментировать с амидами.

Гипотеза авторов работы состоит в том, что сильные амидно-ароматические связки угнетают внутриструктурное вращение цепочек, то есть не даст им вернуться и выйти из плоскости. Ученые смешали меланин и тримезоилхлорид в присутствии пиридина, а полученный гель очистили и высушили в вакууме, в результате чего получили свой двумерный полимер, где молекулы собрались в нанослои благодаря прочной межслойной водородной связи.

Поскольку материал самособирается в растворе, его можно производить в больших количествах, просто увеличивая количество исходных материалов. Созданный материал ученые назвали полиарамидом. Среднюю молекулярную толщину они оценили в 3,69 ангстрема, а диаметр 10,3 нанометра, что является определяющим признаком двумерной полимеризации.

Сканирующая электронная микроскопия полученных пленок не выявила дефектов в структуре полимера, а тест на газопроницаемость показал, что полимерные пленки пропускают газ примерно в 22 раза хуже, чем наиболее газонепроницаемые барьерные материалы. Также ученые обнаружили, что модуль упругости нового материала - необходимая для деформации материала сила - достиг значение 12,7 гигапаскаля, что значительно выше, чем у термопластов, укрепленной эпоксидной смолы или нейлона. А предел прочности нового материала составил около 488 мегапаскалей, что почти вдвое больше, чем у конструкционной стали ASTM A36. При том, что плотность полимера составляет примерно одну шестую от таковой в стали.

<< Назад: Образование влияет на продолжительность жизни 14.02.2022

>> Вперед: Влияние стресса на размер мозга 13.02.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кратковременное голодание и работа мозга 25.11.2025

На фоне роста популярности интервального голодания многие опасаются, что отказ от еды на несколько часов может обернуться снижением концентрации, ухудшением памяти и общим "затуманиванием" сознания. Однако современные исследования позволяют иначе взглянуть на эту тему. Научный обзор, включивший свыше семидесяти независимых экспериментов и более 3,5 тысячи участников, показал: здоровые взрослые, которые не ели от десяти до двенадцати часов, выполняли когнитивные тесты так же качественно, как и те, кто принимал пищу перед испытанием. Память, скорость реакции, логическое мышление и внимание оставались на прежнем уровне, что опровергает распространенный бытовой миф. Доктор Дэвид Моро, профессор психологии из Университета Окленда в Новой Зеландии, подчеркивает, что представления о "головной туманности" во время голода часто оказываются преувеличенными. Он отмечает, что люди склонны связывать чувство голода с низкой энергией, раздражительностью и невозможностью сосредоточиться, хотя че ...>>

Умная розетка TP-Link Tapo P410M 25.11.2025

Компания TP-Link выпустила на рынок новую уличную розетку Tapo P410M. Она получила поддержку универсального стандарта Matter и стала еще одним шагом в сторону единой экосистемы умных устройств. Особенность Tapo P410M заключается в том, что она рассчитана на работу в сложных климатических условиях. Устройство функционирует при температуре от -20 до +50 °C и защищено от дождя, влаги и пыли по стандарту IP54. Благодаря этому розетка безопасно используется на открытом воздухе, будь то внутренний двор, садовая зона или наружное освещение возле дома. Компания TP-Link также акцентировала внимание на удобстве подключения. Розетка поддерживает Wi-Fi 2,4 ГГц и Bluetooth LE, что избавляет от необходимости покупать отдельный хаб. Настройка выполняется через фирменное приложение Tapo или с использованием QR-кода на корпусе, что особенно удобно при установке в труднодоступных местах. После первичной конфигурации управление устройством доступно из приложения или с помощью голосовых помощников A ...>>

Игровой монитор Sony PlayStation Gaming Monitor 24.11.2025

На презентации State of Play компания Sony представила устройство, которое может изменить представления о фирменной экосистеме PlayStation, - свой первый игровой монитор под этим брендом. PlayStation Gaming Monitor, как официально назвали новинку, ориентирован сразу на две аудитории: владельцев консолей и пользователей ПК. Для компьютерных систем, включая macOS, поддерживается частота обновления до 240 Гц с технологией переменной частоты VRR, а для консолей PlayStation 5 и PlayStation 5 Pro частота ограничена 120 Гц, что соответствует архитектуре и возможностям самих приставок. Основу устройства составляет 27-дюймовая IPS-панель с разрешением QHD 2560?1440 пикселей, обеспечивающая высокую четкость и широкий угол обзора. Отдельное внимание продукция заслужила благодаря функции, не встречавшейся ранее в мониторах Sony. В нижней части корпуса находится встроенная выдвижная док-станция для беспроводной зарядки контроллеров DualSense. Такой подход позволяет избавиться от отдельных зар ...>>

Робот с двойной локомоцией 24.11.2025

Робототехника давно вышла за рамки привычных моделей, предлагая новые конструкции. Они уже не пытаются копировать поведение живых организмов, а создают собственные, ранее не существовавшие формы движения. Одной из самых ярких разработок такого типа стал робот TARS3D, открывающий новое направление в исследовании мобильных машин. Эта система демонстрирует, как сочетание инженерной изобретательности и методов глубокого подкрепляющего обучения позволяет перейти к принципиально иной логике передвижения. В основе проекта лежит идея о том, что многие среды, созданные человеком, гораздо эффективнее преодолевать неморфными конструкциями, то есть формами, которые не имеют биологических аналогов. Адитья Срипада и Абишек Варриер подчеркивают, что традиционная биомиметика ограничивает потенциал робототехнической локомоции. Использование методов deep reinforcement learning позволило исследовательской группе не только воспроизвести известные типы движений, но и сформировать новые паттерны, которые ...>>

Пятничная удаленка изменила структуру рабочей недели 23.11.2025

Распространение цифровых инструментов, рост гибких форм занятости и переосмысление рабочих практик после пандемии COVID-19 привели к заметным изменениям в том, как люди распределяют свое время. Особенно ярко эта трансформация проявляется в пятницы, которые постепенно становятся своеобразным индикатором новых тенденций удаленной и гибридной работы. Одним из наиболее примечательных изменений стало значительное сокращение времени, которое сотрудники, работающие дистанционно, уделяют обязанностям по пятницам. Отчет за 2024 год показал, что по сравнению с предыдущими годами удаленные работники проводят за делами почти на 1,5 часа меньше. При этом компании все активнее возвращают сотрудников в офисы, однако популярность удаленных форм не снижается, а лишь модифицируется. Характерно, что предпочтения работников в выборе дней для гибкой работы также сместились. Если в 2019 году лишь около 15% опрошенных выбирали четверг или пятницу для работы из дома, то к 2024 году эта доля приблизилась ...>>

Случайная новость из Архива Жидкий лазер в воздухе 14.07.2015 Лазеры на красителях зачастую называют "жидкими" лазерами, поскольку в качестве лазерного материала в них используются растворы органических красителей. Это название плавно перекочевало в программу Агентства по передовым оборонным исследовательским проектам США (DARPA) High Energy Liquid Laser Area Defense System (HELLADS) - "Система защиты с помощью высокоэнергетического жидкого лазера", да там и осталось. Это несмотря на то, что разработка компании General Atomics представляла собой комбинацию твердотельного лазера, обладающего высокой плотностью энергии, и лазера на красителях, позволяющего управлять температурой. Программа началась около десяти лет назад и ставила задачу создания лазера мощностью 150 кВт для уничтожения ракет и снарядов, который бы весил не более 5 кг на каждый киловатт энергии и занимал объем не более 3 кубометров, чтобы его можно было разместить в самолете. К 2007 г. в лабораторных условиях удалось создать лазер мощностью 15 кВт, а в апреле этого года компания General Atomics провела успешные приемные испытания полностью электрической системы HELLADS весом менее 907 кг (т.е. около 6 кг на киловатт) и объемом 1,3 х 0,4 х 0,5 м, работающей от литий-ионного аккумулятора. В процессе 30-секундной демонстрации качество луча осталось неизменным, подтвердив тем самым возможность поддержания качества пучка лазера электрической накачки при мощности свыше 50 кВт. Теперь лазер, вернее, его пока что демонстрационный образец для наземного размещения отправится на испытания на полигон "Уайт Сэндс" в штате Нью-Мексико. Полигон площадью 8287 км является самой большой территорией в США, принадлежащей Министерству обороны. Компания General Atomics рассчитывает к 2018 г. начать установку лазеров HELLADS на своих же беспилотниках типа Avenger, хорошо ранее известных под названием Predator C.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025