Leggero come plastica, più resistente dell’acciaio: arriva il nuovo materiale che rivoluziona l’industria. Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno sviluppato un materiale leggero come la plastica, ma più resistente dell’acciaio. Credono che il materiale potrebbe rivoluzionare l’industria automobilistica, dei telefoni cellulari e dell’edilizia.
La sostanza è facilmente fabbricabile e risulta fino a sei volte più difficile da rompere del vetro antiproiettile. È il risultato di un’impresa ingegneristica precedentemente ritenuta impossibile. Si tratta di un polimero bidimensionale che si autoassembla in fogli, a differenza di tutti gli altri polimeri, che formano catene unidimensionali simili a spaghetti.
Finora, gli scienziati ritenevano impossibile indurre i polimeri a formare fogli 2D. Ora, i suoi sviluppatori sperano che il materiale possa essere utilizzato come rivestimento leggero e durevole per parti di automobili o telefoni cellulari. Potrebbe anche fungere da degno candidato per la costruzione di edifici per uffici, ponti o altre strutture.
«Di solito non pensiamo alla plastica come a qualcosa che potresti usare per supportare un edificio, ma con questo materiale puoi abilitare nuove cose. Ha proprietà molto insolite e ne siamo molto entusiasti», ha detto l’autore senior Michael Strano, professore di ingegneria chimica al MIT. I ricercatori hanno depositato due brevetti sul processo pionieristico utilizzato per generare il materiale.
Materiale leggero come plastica, più resistente dell’acciaio: la novità rivoluzionaria
I polimeri, che comprendono tutta la plastica, sono costituiti da catene di blocchi di costruzione chiamati monomeri. Le catene crescono aggiungendo nuove molecole alle loro estremità. Una volta formati, i polimeri possono essere modellati in oggetti tridimensionali, come bottiglie d’acqua, utilizzando lo stampaggio a iniezione. Gli esperti credono da tempo che se i polimeri potessero essere indotti a crescere in un foglio bidimensionale, dovrebbero formare materiali estremamente resistenti e leggeri.
Tuttavia, molti decenni di lavoro hanno portato alla conclusione che era impossibile creare tali fogli. Uno dei motivi era che se un solo monomero ruota su o giù, fuori dal piano del foglio in crescita, il materiale inizierà ad espandersi in tre dimensioni e la struttura simile a un foglio andrà persa. Tuttavia, nel nuovo studio, Strano e i suoi colleghi hanno escogitato un nuovo processo di polimerizzazione che consente loro di generare un foglio bidimensionale chiamato poliaramide.
Come riporta Study Finds, poiché il materiale si autoassembla in soluzione, Strano afferma che può essere prodotto in grandi quantità semplicemente aumentando la quantità dei materiali di partenza. I ricercatori hanno dimostrato di poter rivestire le superfici con film del materiale, che chiamano 2DPA-1.
«Con questo progresso, abbiamo molecole planari che saranno molto più facili da modellare in un materiale molto forte, ma estremamente sottile. Il materiale rivoluzionario «può impedire completamente il passaggio di acqua o gas», afferma Strano.
Usa, creato materiale leggero come plastica, più resistente dell’acciaio
I ricercatori scrivono che il materiale è da quattro a sei volte più resistente del vetro antiproiettile. Inoltre, il suo limite di resistenza è il doppio di quello dell’acciaio, anche se il materiale ha solo circa un sesto della densità dell’acciaio.
Strano afferma che un’altra caratteristica fondamentale di 2DPA-1 è che è impermeabile ai gas. «Mentre altri polimeri sono costituiti da catene a spirale con spazi vuoti che consentono ai gas di filtrare, il nuovo materiale è costituito da monomeri che si bloccano insieme come i Lego e le molecole non possono entrare tra di loro.
Questo potrebbe permetterci di creare rivestimenti ultrasottili che possono impedire completamente il passaggio di acqua o gas. Questo tipo di rivestimento barriera potrebbe essere utilizzato per proteggere il metallo in automobili e altri veicoli o strutture in acciaio», aggiunge Strano.
Gli autori stanno ora studiando più in dettaglio come il materiale sia in grado di formare fogli 2D. Stanno anche sperimentando la modifica della sua composizione molecolare per creare altri nuovi materiali. I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista Nature.
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