Ученые разработали революционный наноматериал, который представляет собой первые образцы двумерных полимеров с механической связью на атомном уровне. Этот материал имитирует структуру средневековой кольчуги в микроскопическом масштабе и может использоваться при производстве бронежилетов.
Создан новый тип материала, который может стать основой для современных бронежилетов — аналог древней кольчужной защиты. Однако это не возвращение к Средним векам; материал состоит из молекул, образующих прочные связи на наноуровне, утверждают специалисты.
Исследовательская группа смогла объединить молекулярные цепи в единую сеть, подобно звеньям цепи, чтобы создать первые образцы двумерного механически связанного материала (2D MIM), обладающего протяженностью и шириной. В его составе насчитывается 100 триллионов химических связей на каждый квадратный сантиметр поверхности — рекордная плотность механических взаимодействий.
Ученые интегрировали небольшое количество данного материала в высокопрочный пластик Ultem, который также состоит из молекулярных цепей. Ultem уже известен своей прочностью, но с добавлением 2D MIM его характеристики значительно улучшились. Исследование, имеющее потенциал для использования в производстве бронежилетов, было частично поддержано Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов.
Материал на основе 2D MIM включает в себя полимеры, которые представляют собой длинные цепочки мономеров. Команда использовала мономеры в форме буквы X для формирования кристаллических структур, где концы мономеров соединяются с концами других, образуя сетку. Пространства между мономерами позволяли добавлять дополнительные молекулярные блоки, создавая слои связанных полимеров внутри кристаллов. В завершение ученые растворяли кристаллы для извлечения готовых полимерных структур.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Изображение на обложке: livescience.com
