Istraživači sa Univerziteta Northwestern postigli su veliki uspeh u oblasti materijalne hemije razvijanjem prvog dvodimenzionalnog (2D) mehanički povezanog polimera, što predstavlja prekretnicu u razvoju fleksibilnih, ali izuzetno jakih materijala. Ovaj materijal, koji podseća na prepletene karike u lančanoj kočnici, pokazuje izuzetnu snagu i fleksibilnost, što ga čini potencijalnim kandidatom za upotrebu u naprednim primenama kao što su laki panciri i druge strukture koje zahtevaju izdržljive i fleksibilne materijale.
Studija, koja je objavljena 17. januara u časopisu Science, označava nekoliko važnih dostignuća. Ne samo da je ovo prvi 2D mehanički isprepleteni polimer, već novi materijal sadrži čak 100 triliona mehaničkih veza po kvadratnom centimetru, što je najveća gustina mehaničkih veza ikada postignuta.
„Napravili smo potpuno novu polimernu strukturu“, izjavio je Vilijam Dihtel, profesor sa Univerziteta Northwestern i autor studije. „Ovaj materijal je otporan na cepanje jer mehaničke veze raspršuju primenjenu silu u više smerova, što ga čini vrlo otpornim na oštećenja.“
U procesu stvaranja ovog materijala, tim je koristio nove, visoko efikasne tehnike polimerizacije. Korišćenjem monomera u obliku slova „X“, istraživači su uspeli da formiraju visoko organizovanu kristalnu strukturu, koja omogućava povezivanje monomera unutar same kristalne matrice. Ova struktura omogućava ne samo visoku čvrstoću, već i veliku fleksibilnost, što je karakteristično za dvodimenzionalne materijale.
Pored toga, istraživači su utvrdili da se ovaj materijal može proizvoditi u velikim količinama, što je ključni korak za njegovu primenu u industriji. Prethodni pokušaji u ovoj oblasti obično su uključivali proizvodnju malih količina materijala, dok su nove metode omogućile proizvodnju polimera u većim količinama, što otvara vrata za komercijalnu primenu.
Saradnici sa Univerziteta Cornell koristili su napredne tehnike elektronske mikroskopije kako bi detaljno analizirali strukturu novog materijala, potvrdivši njegovu visoku kristalnost i jedinstvene mehaničke osobine.
Zapanjujući rezultati istraživanja ukazuju na to da bi novi materijal mogao igrati ključnu ulogu u industrijama koje zahtevaju materijale sa visokom otpornošću i niskom težinom. Istraživači sa Univerziteta Duke, sa profesorom Metjuom Bekerom, takođe su usmereni na razvoj kompozitnih materijala sa visokim performansama, dodajući Ultem (materijal sličan Kevlaru) u kombinaciju sa 2D polimerom, što je dodatno povećalo snagu i čvrstinu kompozita.
Vilijam Dihtel predviđa da bi ovi novozvani kompozitni materijali mogli da nađu primenu u industriji zaštitne opreme, poput balističkih tkanina i lakih pancira.
„Ovaj rad nastavlja tradiciju inovacija u Northwesternu u oblasti mehaničkih veza“, zaključio je Dihtel, dodajući da će dalja istraživanja omogućiti bolje razumevanje potencijala ovog revolucionarnog materijala.