नयाँ सामग्री मेलामाइनबाट बनेको दुई-आयामी पोलिमर हो, जुन पानाहरूमा स्व-जम्मा हुन्छ, अन्य सबै पोलिमरहरू भन्दा फरक, जसले एक-आयामी, स्पेगेटी-जस्तो चेनहरू बनाउँछ। अहिलेसम्म, वैज्ञानिकहरूले विश्वास गर्थे कि पोलिमरहरूलाई 2D पानाहरू बनाउन प्रेरित गर्न असम्भव छ।
यस्तो सामग्रीलाई कारका पार्टपुर्जा वा सेल फोनका लागि हल्का, टिकाउ कोटिंगको रूपमा वा पुल वा अन्य संरचनाहरूको लागि निर्माण सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, एमआईटीका कार्बन पी. डब्स प्रोफेसर र नयाँ अध्ययनका वरिष्ठ लेखक माइकल स्ट्रानो भन्छन्।
"हामी सामान्यतया प्लास्टिकलाई भवनलाई टेवा दिन प्रयोग गर्न सकिने चीजको रूपमा सोच्दैनौं, तर यो सामग्रीको साथ, तपाईंले नयाँ चीजहरू सक्षम पार्न सक्नुहुन्छ," उनी भन्छन्। "यसमा धेरै असामान्य गुणहरू छन् र हामी यसको बारेमा धेरै उत्साहित छौं।"
अनुसन्धानकर्ताहरूले सामग्री उत्पादन गर्न प्रयोग गरिएको प्रक्रियामा दुई पेटेन्टको लागि दायर गरेका छन्, जुन उनीहरूले आज नेचरमा प्रकाशित हुने एक पेपरमा वर्णन गरेका छन् । एमआईटी पोस्टडक युवेन जेङ यस अध्ययनका प्रमुख लेखक हुन्।
दुई आयाम
पोलिमरहरू, जसमा सबै प्लास्टिकहरू समावेश हुन्छन्, मोनोमर भनिने निर्माण ब्लकहरूको चेनहरू मिलेर बनेका हुन्छन्। यी चेनहरू तिनीहरूको छेउमा नयाँ अणुहरू थपेर बढ्छन्। एक पटक बनेपछि, पोलिमरहरूलाई इंजेक्शन मोल्डिंग प्रयोग गरेर पानीका बोतलहरू जस्ता त्रि-आयामी वस्तुहरूमा आकार दिन सकिन्छ।
पोलिमर वैज्ञानिकहरूले लामो समयदेखि परिकल्पना गर्दै आएका छन् कि यदि पोलिमरहरूलाई दुई-आयामी पानामा बढ्न प्रेरित गर्न सकिन्छ भने, तिनीहरूले अत्यन्तै बलियो, हलुका सामग्रीहरू बनाउनुपर्छ। यद्यपि, यस क्षेत्रमा धेरै दशकको कामले यस्तो निष्कर्ष निकाल्यो कि त्यस्ता पानाहरू सिर्जना गर्न असम्भव छ। यसको एउटा कारण यो थियो कि यदि बढ्दो पानाको समतलबाट केवल एउटा मोनोमर माथि वा तल घुम्यो भने, सामग्री तीन आयामहरूमा विस्तार हुन थाल्नेछ र पाना जस्तो संरचना हराउनेछ।
यद्यपि, नयाँ अध्ययनमा, स्ट्रानो र उनका सहकर्मीहरूले एउटा नयाँ पोलिमराइजेशन प्रक्रियाको आविष्कार गरे जसले तिनीहरूलाई पोलिरामाइड भनिने दुई-आयामी पाना उत्पन्न गर्न अनुमति दिन्छ। मोनोमर निर्माण ब्लकहरूको लागि, तिनीहरूले मेलामाइन भनिने यौगिक प्रयोग गर्छन्, जसमा कार्बन र नाइट्रोजन परमाणुहरूको घेरा हुन्छ। सही अवस्थामा, यी मोनोमरहरू दुई आयामहरूमा बढ्न सक्छन्, डिस्कहरू बनाउँछन्। यी डिस्कहरू एकअर्काको माथि स्ट्याक हुन्छन्, तहहरू बीच हाइड्रोजन बन्धनहरूद्वारा एकसाथ राखिन्छन्, जसले संरचनालाई धेरै स्थिर र बलियो बनाउँछ।
"स्पेगेटी जस्तो अणु बनाउनुको सट्टा, हामी पाना जस्तो आणविक समतल बनाउन सक्छौं, जहाँ हामी अणुहरूलाई दुई आयामहरूमा एकसाथ जोड्न पाउँछौं," स्ट्रानो भन्छन्। "यो संयन्त्र घोलमा सहज रूपमा हुन्छ, र हामीले सामग्री संश्लेषण गरेपछि, हामी सजिलैसँग असाधारण रूपमा बलियो पातलो फिल्महरू स्पिन-कोट गर्न सक्छौं।"
सामग्री घोलमा स्व-जोडिने भएकोले, यसलाई सुरुवाती सामग्रीको मात्रा बढाएर ठूलो मात्रामा बनाउन सकिन्छ। अनुसन्धानकर्ताहरूले देखाए कि तिनीहरूले सामग्रीको फिल्महरूले सतहहरूलाई कोट गर्न सक्छन्, जसलाई तिनीहरूले 2DPA-1 भन्छन्।
"यस प्रगतिसँगै, हामीसँग समतल अणुहरू छन् जुन धेरै बलियो, तर अत्यन्तै पातलो सामग्रीमा रूपान्तरण गर्न धेरै सजिलो हुनेछ," स्ट्रानो भन्छन्।
हल्का तर कडा
अनुसन्धानकर्ताहरूले पत्ता लगाए कि नयाँ सामग्रीको लोचदार मोड्युलस - कुनै सामग्रीलाई विकृत गर्न कति बल लाग्छ भन्ने मापन - बुलेटप्रुफ गिलासको भन्दा चार देखि छ गुणा बढी छ। उनीहरूले यो पनि पत्ता लगाए कि यसको उपज शक्ति, वा सामग्रीलाई तोड्न लाग्ने बल, स्टीलको भन्दा दोब्बर छ, यद्यपि सामग्रीमा स्टीलको घनत्वको लगभग छैटौं भाग मात्र छ।
2DPA-1 को अर्को प्रमुख विशेषता भनेको यो ग्यासहरूको लागि अभेद्य छ। अन्य पोलिमरहरू ग्यासहरू भित्र पस्न अनुमति दिने खाडलहरू भएका कुण्डलित चेनहरूबाट बनाइएका हुन्छन्, नयाँ सामग्री LEGO जस्तै एकसाथ लक हुने मोनोमरहरूबाट बनेको हुन्छ, र अणुहरू तिनीहरूको बीचमा जान सक्दैनन्।
"यसले हामीलाई अल्ट्राथिन कोटिंगहरू सिर्जना गर्न अनुमति दिन सक्छ जसले पानी वा ग्याँसहरूलाई पूर्ण रूपमा भित्र पस्नबाट रोक्न सक्छ," स्ट्रानो भन्छन्। "यस प्रकारको अवरोध कोटिंग कार र अन्य सवारी साधनहरू, वा स्टील संरचनाहरूमा धातुलाई जोगाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ।"
स्ट्रानो र उनका विद्यार्थीहरूले अब यो विशेष पोलिमरले कसरी २D पानाहरू बनाउन सक्छ भन्ने बारेमा थप विस्तृत रूपमा अध्ययन गरिरहेका छन्, र उनीहरू अन्य प्रकारका नयाँ सामग्रीहरू सिर्जना गर्न यसको आणविक संरचना परिवर्तन गर्ने प्रयोग गरिरहेका छन्।
यो अनुसन्धानलाई अमेरिकी ऊर्जा विभाग विज्ञान कार्यालय र सेना अनुसन्धान प्रयोगशालाद्वारा प्रायोजित ऊर्जा सीमा अनुसन्धान केन्द्र, सेन्टर फर एन्हान्स्ड नानोफ्लुइडिक ट्रान्सपोर्ट (CENT) द्वारा वित्त पोषित गरिएको थियो।
नयाँ हलुका सामग्री स्टील भन्दा बलियो छ: नयाँ पदार्थ असम्भव मानिएको उपलब्धिको परिणाम हो: दुई आयाममा सामग्री पोलिमराइज गर्ने — साइन्सडेली
समाचार सम्पर्क:
इमेल: [ईमेल सुरक्षित]
टेलिफोन: + 86-28-8411-1861