Новый материал с выдающимися характеристиками был синтезирован исследователями из Северо-Западного университета (США). Этот полимер, обладающий высокой прочностью, гибкостью и легкостью, может производиться в больших количествах и может найти применение в производстве бронежилетов и баллистических тканей.
Используя новый метод полимеризации, ученым удалось создать инновационный материал. Ранее существовало мнение, что получение механически связанных молекул в полимерах не представляется возможным, однако группа исследователей разработала принципиально иной подход. Химики выстроили X-образные мономеры — соединения, являющиеся строительными блоками полимеров — в высокоупорядоченную кристаллическую структуру и химически связали их. Эти мономеры обладают простой структурой и, как правило, характеризуются небольшой молекулярной массой, но способны соединяться, формируя полимерные цепи.
Кристаллическая структура, полученная учеными, включает в себя слои, состоящие из двумерных листов, скрепленных между собой посредством механической связи. Внутри этих листов расположены X-образные мономеры, причем один мономер внедряется в кристаллы другого, формируя макроцикл и обеспечивая механическую связь в каждой повторяющейся ячейке двумерного полимера. Данная структура представляет собой слоистый материал, который легко расслаивается в обычных органических растворителях. Это свойство позволяет проводить спектроскопический анализ и получать изображения с использованием современных методов электронной микроскопии.
Этот материал является уникальным, поскольку не имеет аналогов по своей структуре. Он также характеризуется исключительно высокой плотностью – 100 триллионов на квадратный сантиметр. При этом материаловеды подчеркивают возможность производства этого полимера в больших масштабах, в отличие от уже существующих аналогов. Обычно их синтезируют в незначительных количествах методами, которые не позволяют масштабировать процесс и найти материалу практическое применение. Химики подтвердили совместимость полученного материала, добавив его в количестве 2,5% к полиэфиримидным волокнам, что привело к увеличению их модуля упругости на 45% и предельного напряжения на 22%.
Научная работа опубликована в журнале Science. Именно ей исследователи посвятили память Джеймса Фрейзера Стоддарта (24.05.1942 — 30.12.2024), выдающегося специалиста в области супрамолекулярной химии и нанотехнологий, Нобелевского лауреата по химии и профессора Северо-Западного университета.