麻省理工制造出革命性材料:比钢还硬,比塑料还轻

2023-01-02 08:06:16
航空制造技术 2022年5期
关键词:片材革命性麻省理工

《自然》杂志2022年2月2日发表了一项研究(标题为Irreversible synthesis of an ultrastrong TWO-dimensional polymeric material)。美国麻省理工学院的研究人员已经制造出了一种全新的革命性的材料,这种材料被命名为2DPA-1。

他们使用了一种三聚氰胺的化合物:在适当的条件下,这些单体可以在二维上生长,形成圆盘,相互堆叠,由各层之间的氢键固定在一起,结构变得非常稳定和牢固,从而生成了一种被称为聚酰胺的二维片材。

研究表明,这种材料的弹性模量比防弹玻璃大4~6倍,其屈服强度,也就是打破材料所需的力量,是钢材的两倍,但密度只有钢材的1/6。更关键的是,在片状的分子平面,让分子在二维上把自己勾在一起,这种机制可以在溶液中自发地发生,从而很容易地旋涂薄膜,正是因为它可以在溶液中自组装,因而可以通过简单地增加起始材料的数量,大量制造非常坚固但极薄的材料。

2DPA-1还有一个特点,那就是聚合物由单体制成,像乐高积木一样锁在一起,气体无法渗透,因而可以制成超薄的涂层,完全阻止水和气体通过。

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