2 Boyutlu Yeni Malzeme Çelikten Daha Güçlü Ama Plastik Kadar Hafif

Araştırmacılar çelik kadar güçlü, ancak plastik kadar hafif ve büyük miktarlarda üretilmek üzere ölçeklenebilir yeni bir malzeme yarattılar. MIT'den bir ekip bu malzemenin elektronik cihazlar, telefonlar, inşaat malzemeleri ve hatta arabaların dış kaplamaları için bile kullanılabileceğine inanıyor. 

Çalışmanın yazarı, MIT'de Kimya Mühendisliği Profesörü Carbon P. Dubbs ve kıdemli yazar Michael Strano, “Plastikleri genellikle bir binayı desteklemek için kullanabileceğiniz bir şey olarak düşünmüyoruz, ancak bu malzemeyle yeni şeyleri mümkün kılabilirsiniz. Çok sıra dışı özellikleri var ve bu konuda çok heyecanlıyız.” dedi bir açıklamada.

Hafif ancak güçlü bir malzeme arayışı sürekli bir çabadır, ancak giderek daha gelişmiş sentez teknikleri gerektirir. Esnek elektronikte yeni yollar açabilecek etkileyici esneklik ve dayanıklılık özellikleri sunan grafen formları ile son yıllarda iki boyutlu malzemeler ön plana çıktı. Ancak, plastik gibi günlük olarak kullandığımız polimerler şimdiye kadar 2 boyutlu levhalar oluşturmuyordu.

Araştırmacılar, yeni bir polimerizasyon yöntemi kullanarak, monomerleri (bir polimer yapmak için bir araya gelen kısa molekül zincirleri) 2 boyutlu tabakalar halinde oluşturmaya ve bu durumda kalmaya başarılı bir şekilde indüklediler. Daha önce, monomerler 2B tabaka oluşurken dönüyor ve hareket ediyordu, bu da tek tip yapının kaybolmasına ve bilim insanlarının bir 2B polimer yaratmanın imkansız olduğuna inanmalarına neden oluyordu.

Bu çalışmada, baş yazar Yuwen Zeng ve ekibi, monomerler olarak melamin adı verilen bir bileşiğin iki boyutlu diskler oluşturmasını sağlamak için geri dönüşü olmayan bir polikondenzasyon reaksiyonu kullandı. Diskler daha sonra üst üste katmanlandı ve yerinde kalması için hidrojen bağı kullanıldı. 

Bir kez istiflendiğinde, bu yeni yapı, inanılmaz derecede çeliğin yoğunluğunun yaklaşık altıda biri kadar hafif, ancak dikkate değer ölçüde güçlü bir malzeme oluşturur. Araştırmacılara göre, malzemeyi deforme etmek için gereken kuvvet miktarı çeliğin iki katıdır, bu da malzemeyi neredeyse her metrikte daha iyi hale getirir.

Strano, "Spagetti benzeri bir molekül yapmak yerine, moleküllerin kendilerini iki boyutta birbirine bağlayacakları bir tabaka benzeri moleküler düzlem yapabiliriz. Bu mekanizma, çözeltide kendiliğinden gerçekleşir ve malzemeyi sentezledikten sonra, olağanüstü güçlü olan ince filmleri kolayca döndürerek kaplayabiliriz." dedi.

Öncüler çözelti içinde olduğunda, polimer kendi kendine toplanır ve içine daldırılan her şeyi kaplayabilen bir film oluşturur. Üretilen polimer miktarını artırmak için araştırmacılar basitçe bileşenlerin miktarını artırabilirler.

Strano, "Bu, su veya gazların geçmesini tamamen engelleyebilecek ultra ince kaplamalar oluşturmamıza izin verebilir. Bu tür bariyer kaplama, metalleri arabalarda ve diğer araçlarda veya çelik yapılarda korumak için kullanılabilir." dedi.

Zeng ve ekibi, daha yeni materyallerin peşinde, bu polimerin 2B tabakalar oluşturmasını tam olarak neyin sağladığını öğrenmek için yeni süreçle ilgili araştırmaları sürdürüyor.

 

Kaynak:

https://www.iflscience.com/chemistry/new-2d-material-is-stronger-than-steel-but-as-light-as-plastic/