Ученые Северо-Западного университета разработали новый материал с уникальными свойствами. Материал очень прочный, но одновременно гибкий и легкий. Полимер можно производить в больших объемах и применять при создании бронежилетов и баллистических тканей.
Ученые обнаружили новый материал благодаря инновационному процессу полимеризации. Ранее считалось, что невозможно получить механически взаимосвязанные молекулы в полимерах, однако группа исследователей применила нестандартный метод. Химики создали высокоупорядоченную кристаллическую структуру и химически связали X-образные мономеры между собой. Мономеры — соединения, служащие строительными блоками для полимеров, обладают простой структурой и небольшой молекулярной массой, но способны соединяться, образуя полимерные цепи.
Ученые получили кристаллы из механически связанных двумерных листов, внутри которых связаны X-образные мономеры. Один мономер проникает в кристаллы другого, образуя макроцикл и механическую связь в каждой повторяющейся единице двумерного полимера. В результате формируется слоистое твердое вещество, которое легко расслаивается в обычных органических растворителях. Это позволяет проводить спектроскопический анализ и получать изображения с использованием передовых методов электронной микроскопии.
Новый материал — первый подобный по структуре. Также он обладает беспрецедентной плотностью — 100 триллионов на квадратный сантиметр. Материаловеды отмечают, что полимер можно производить в большом объёме, чего нельзя сказать о существующих материалах, синтезирование которых происходит в очень малых количествах методами, не позволяющими масштабировать процесс и найти материалу практическое применение. Химики проверили сочетаемость полученного материала, добавив его в пропорциях 2,5% к полиэфиримидным волокнам, что увеличило модуль упругости на 45% и предельное напряжение на 22%.
Научная работа опубликована в журнале ScienceИсследователи посвятили ей память Джеймса Фрейзера Стоддарта (24 мая 1942 — 30 декабря 2024), специалиста в области супрамолекулярной химии и нанотехнологии, лауреата Нобелевской премии по химии, профессора Северо-Западного университета.