La plastica ha appena ricevuto un aggiornamento: utilizzando un metodo ritenuto impossibile, i ricercatori hanno creato un nuovo materiale polimerico 2D ultraresistente, che fonde la robustezza dell’acciaio alla leggerezza data dalla plastica, pur essendo scalabile per essere prodotto in grandi quantità.
Il team dietro proviene dal MIT e crede che il nuovo materiale polimerico 2D ultraresistente sarebbe un sostituto avanzato per dispositivi elettronici e telefoni, materiali da costruzione e persino il rivestimento esterno delle automobili.
“Di solito non pensiamo alla plastica come a qualcosa che potresti usare per supportare un edificio, ma con questo materiale puoi abilitare nuove cose”
ha affermato Michael Strano, professore di ingegneria chimica di Carbon P. Dubbs al MIT e senior autore dello studio, in una nota.
“Ha proprietà molto insolite e ne siamo molto entusiasti”.
Il nuovo materiale polimerico 2D ultraresistente è stato delineato in uno studio pubblicato su Nature e, sebbene la ricerca di un materiale leggero ma resistente è uno sforzo continuo, richiede tecniche di sintesi sempre più avanzate.
I materiali bidimensionali sono entrati alla ribalta negli ultimi anni, con forme di grafene che presentano proprietà impressionanti di flessibilità e resistenza che potrebbero aprire nuove strade nell’elettronica flessibile, tuttavia i polimeri come la plastica che utilizziamo quotidianamente non avrebbero formato fogli 2D, fino ad ora.
Lo studio dietro questo materiale polimerico 2D ultraresistente
Utilizzando un nuovo metodo di polimerizzazione, i ricercatori sono riusciti a indurre i monomeri (le corte catene di molecole che si uniscono per formare un polimero) a creare fogli 2D e a rimanere in quello stato. In precedenza, i monomeri ruotavano e si muovevano durante la formazione del foglio 2D, con il risultato che la struttura uniforme andava persa e induceva gli scienziati a credere che la creazione di un polimero 2D fosse impossibile.
In questo studio, l’autore principale Yuwen Zeng e il suo team hanno utilizzato un composto chiamato melamina come monomeri e una reazione di policondensazione irreversibile per indurli a formare dischi in due dimensioni.
I dischi quindi si sovrappongono e utilizzano il legame idrogeno per rimanere in posizione. Una volta impilata, questa nuova struttura crea un materiale incredibilmente leggero –circa un sesto della densità dell’acciaio– ma straordinariamente resistente; secondo i ricercatori, la quantità di forza richiesta per deformare il materiale è il doppio di quella dell’acciaio, il che lo rende migliore in quasi ogni metrica.
“Invece di creare una molecola simile a uno spaghetti, possiamo creare un piano molecolare simile a un foglio, dove otteniamo le molecole che si uniscono tra loro in due dimensioni.
Questo meccanismo si verifica spontaneamente in soluzione e, dopo aver sintetizzato il materiale, possiamo facilmente rivestire film sottili che sono straordinariamente resistenti”.
ha continuato Strano.
Una volta che i precursori sono in soluzione, il polimero si autoassembla e forma una pellicola che può rivestire qualsiasi cosa immersa in esso e, per aumentare la quantità di polimero prodotto, i ricercatori possono semplicemente aumentare la quantità di ingredienti.
“Questo potrebbe permetterci di creare rivestimenti ultrasottili che possono impedire completamente il passaggio di acqua o gas”
ha affermato Strano, per poi aggiungere:
“Questo tipo di rivestimento barriera potrebbe essere utilizzato per proteggere il metallo in automobili e altri veicoli o strutture in acciaio”.
Zeng e il team stanno ora continuando le indagini sul nuovo processo per scoprire esattamente cosa consente a questo polimero di formare fogli 2D, alla ricerca di materiali più nuovi, pertanto questo materiale polimerico 2D ultraresistente, al momento, è un punto di partenza per quello che, in futuro, si prospetta essere il successore della plastica.
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