Plastová fólie pevnější než ocel

Pomocí nového polymerizačního procesu vytvořili chemičtí inženýři z Massachusettského technologického institutu nový materiál, který je pevnější než ocel a lehký jako plast. Lze ho také vyrábět ve velkém množství bez velkého úsilí. Je to dvourozměrný polymer, který se sám skládá do dvourozměrných listů, na rozdíl od všech ostatních polymerů, jež tvoří spleť jednorozměrných molekulárních řetězců zvaných monomery. Až dosud se vědci domnívali, že dvourozměrné polymery není možné vytvořit.

„Takový materiál by mohl být použit jako lehký, odolný povlak pro automobilové díly, mobilní telefony, a dokonce jako stavební materiál na mosty nebo jiné konstrukce,“ říká jeden z autorů studie Michael Strano. „Až dosud si nikdo nedokázal představit, že by se plasty mohly používat jako stavební materiál. Ale s naším novým materiálem jsou možné neuvěřitelné věci. Má extrémně neobvyklé vlastnosti. Je možné ho také použít v balení a logistice.“

Výzkumníci polymerů dlouho spekulovali, zda lze polymery přimět, aby vytvořily dvourozměrné vrstvy, které by byly extrémně pevné a lehké. Mnoho desítek let neúspěšných snah o dosažení cíle pak vedlo k závěru, že takové fólie vytvořit nelze. Jednou z příčin bylo, že i jediný monomer vyčnívající ze směsi kriticky narušuje dvourozměrný tvar listu.

Strano a jeho kolegové používají sloučeninu zvanou melamin s uzavřeným řetězcem z atomů uhlíku a dusíku. Materiál se běžně používá k výrobě melaminových pryskyřic a duroplastů, například pro plastové nádobí. Za určitých podmínek tyto monomery dokonale prorůstají do roviny a tvoří disky. Ty se na sebe hromadí a drží pohromadě vodíkovými můstky, díky nimž je struktura velmi stabilní a pevná. Podle M. Strana k utváření tohoto disku dochází spontánně, tedy bez zásahu člověka. „Proto je snadno využijeme k výrobě fólií v libovolném množství.“ Tým dal materiálu tajemný název 2DPA-1. Vědci zjistili, že jeho mez pružnosti (měřítko, jaké síly je zapotřebí k jeho deformaci) je čtyřikrát až šestkrát větší než u neprůstřelného skla. Mez protažení, tedy síla potřebná k přetržení materiálu, je dvakrát větší než u oceli, i když 2D plast má oproti ní jen asi šestinovou hustotu.