Plast nebo ocel? 2D Polymer! Kredit: Christine Daniloff / MIT.

Polymery jsou všestranné materiály. Plasty a další typy polymerů jsou dnes doslova na každém kroku. Pohled na polymer v mikroskopu obvykle odhalí změť vláken, jednorozměrných molekul základních stavebních jednotek polymerů, tedy monomerů, které dohromady vytvářejí masu polymeru.

Michael S. Strano. Kredit: MIT.

S polymery je možné dělat leccos. Materiáloví vědci ale zjistili, že je překvapivě obtížné monomery polymerů uspořádat do podoby 2D materiálu. Některým laboratořím se sice povedlo určité 2D materiály vyrobit, ale výsledný produkt ztrácel pevnost a další požadované vlastnosti polymerů.

Odborníci MIT nedávno uspěli tam, kde jiní selhali. Vyvinul nový ultratenký materiál, který je lehký jako plast a zároveň je pevnější než ocel. Mohl by se uplatnit v elektronice, vozidlech i řadě dalších odvětví. Klíčem k úspěchu pro ně byla metoda, která zajistila, že 2D polymeru zůstala původní pevnost.

Vedoucí výzkumného týmu Michael Strano z amerického Massachusetts Institute of Technology (MIT) a jeho kolegové použili jako monomer organický melamin, který obsahuje cyklus s atomy uhlíku a dusíku. V roztoku a za správných podmínek molekuly melaminu vytvořily 2D film, v němž se navzájem drží zuby nehty.

Melamin. Kredit: J3D3 / Wikimedia Commons.

Nový materiál nese název 2DPA-1 a má podivuhodné vlastnosti. Na jednu stranu je tento polymer extrémně tenký a lehký, ale zároveň je dvakrát pevnější než ocel. Také je šestkrát odolnější proti proražení než neprůstřelné sklo. Jako třešinka na dortu je 2DPA-1 rovněž neprostupný pro plyny a kapaliny. Možných aplikací se pro takový materiál nabízí spousta, od automobilového průmyslu, přes odolné chytré telefony až po pokročilý konstrukční materiál.

Jak říká Strano, s plasty obvykle nepočítáme jako s něčím, z čeho by měly být budovy nebo jiné stavby. S jejich „zázračným“ 2D plastem to ale půjde. Má výtečné vlastnosti, které stojí za pozornost. Badatelé jsou přesvědčeni, že jejich postup výroby 2D plastu je snadno využitelný v průmyslové výrobě. Navíc může být použit i pro jiné podobné materiály.

Video: WATS Forum 2019 | Prof. Michael S. Strano, Ph.D.

Literatura

New Atlas 2. 2. 2022.

Nature 602: 91–95.