La nanotecnología medieval de la nanotecnología deportiva 100 billones de enlaces químicos por centímetro cuadrado, y podría ser el futuro de la armadura
Los investigadores presentaron un material a nanoescala súper fuerte hecho de los primeros polímeros entrelazados mecánicamente bidimensionales. El material se asemeja a la cadena medieval a nivel molecular y podría usarse en la armadura del cuerpo.
Los químicos han inventado un nuevo material que podría ser el futuro de la armadura del cuerpo: la caña de cadena. Pero esta no es la Edad Media de nuevo; El nuevo material súper fuerte está hecho de moléculas que están entrelazadas a nanoescala, dicen los científicos.
Los investigadores fusionaron líneas de moléculas como enlaces en una cadena para crear hojas del primer material entrelazado mecánicamente bidimensional del mundo (2d MIM), que tiene longitud y ancho. El material contiene 100 billones de enlaces químicos por centímetro cuadrado (alrededor de 650 billones de pulgadas cuadradas), que es la densidad más alta de enlaces mecánicos jamás logrados, informaron los investigadores en el estudio, publicado el 16 de enero en la revista Science .
Los autores del estudio agregaron una pequeña cantidad de material a un material plástico resistente llamado Ultem, también hecho de cadenas de moléculas. Ultem ya es increíblemente fuerte, pero se hizo aún más fuerte con el 2d Mim. La investigación, que eventualmente podría usarse en Body Armor, fue financiada en parte por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa del Gobierno.
"Es similar a la craqueta en el sentido de que no puede rasgarse fácilmente porque cada uno de los lazos mecánicos tiene un poco de libertad para deslizarse", coautor del estudio William Dichtel , profesor de química en la Northwestern University en Illinois, dijo en una declaración . "Si lo saca, puede disipar la fuerza aplicada en múltiples direcciones. Y si desea destrozarla, tendrá que romperla en muchos, muchos lugares diferentes".
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El material MIM 2D está hecho de polímeros entrelazados , que son cadenas largas de moléculas más pequeñas, llamadas monómeros. El equipo tomó líneas de monómeros en forma de X y los arregló en estructuras de cristal que reaccionan juntas para que los extremos de los monómeros se unan con los extremos de otros monómeros, según el comunicado.
Las brechas de izquierda en forma de X de cada monómero en los que los investigadores podrían tejer líneas adicionales de estos bloques de construcción moleculares, creando capas de polímeros 2D entrelazados dentro de los cristales. Luego, los científicos disolvieron los cristales para recuperar los polímeros entrelazados.
"Después de que se forma el polímero, no hay mucho manteniendo la estructura unida", dijo Dichtel. "Entonces, cuando lo ponemos en solvente, el cristal se disuelve, pero cada capa 2D se mantiene unida. Podemos manipular esas hojas individuales".
Para probar su nuevo material, los investigadores hicieron materiales compuestos de 97.5% de fibra Ultem y 2.5% 2D MIM. La pequeña cantidad de polímero 2D entrelazado aumentó la fuerza necesaria para deformar las fibras ultem en un 45% y la cantidad de estrés que el Ultem podría resistir en un 22%, según el estudio.
"Tenemos mucho más análisis que hacer, pero podemos decir que mejora la resistencia de estos materiales compuestos", dijo Dichtel. "Casi todas las propiedades que hemos medido han sido excepcionales de alguna manera".