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強度比鋼鐵硬 重量卻比塑料輕！科學家開發(fā)出一種新型材料

來源： 科技日報 ? 2022-07-22 10:41:14

想象這樣一種材料，強度比鋼鐵硬，重量卻比塑料輕，而且還可以很容易地大批量生產，那將給人們的生活帶來怎樣的變化?

近期，國外有關科研團隊成功開發(fā)出了這樣一種新型材料。它是一種二維聚合物，科研人員將其稱為2DPA-1。

聚合物一般指高分子化合物。我們常見的塑料、塑膠都是聚合物。聚合物基本由一維分子鏈構成。幾十年來，科學家們一直嘗試合成二維聚合物分子，研究不同分子維度給高分子帶來的特殊性質。

不過，想要讓聚合物形成二維材料是非常困難的。雖然一些團隊已經(jīng)取得了一些成功，但所產生的材料有缺陷，降低了它們的強度或其他理想性能。

在這項研究中，曾經(jīng)因引起食品安全問題而臭名昭著的三聚氰胺反而發(fā)揮了極大的用途?？蒲腥藛T在實驗中發(fā)現(xiàn)，在適當?shù)臈l件下，三聚氰胺分子單體可以在二維上生長，分子中的氫鍵會固定在一起，在不斷堆疊中形成圓盤狀。這種結構非常牢固，就像樂高積木一樣緊緊鎖合，再也分不開。

這種特殊的結構，讓制備出的二維聚合物材料十分穩(wěn)定。盡管它非常薄且輕，但強度是鋼的兩倍。

這種材料制備起來非常容易，只需要溶液，單體就可以在其中自行堆疊成片狀，適合做薄膜或者涂層。由于是二維分子結構，這種材料可以阻止水和氣體透過，密閉性非常強。

此外，這種二維聚合物可以應用到復合材料中。研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，少量二維聚合物的加入，就可以顯著提高聚碳酸酯的機械性能，使其具備更高強度和韌性。聚碳酸酯常被用作防彈玻璃中的有機夾層?？梢韵胂螅尤攵S聚合物后，聚碳酸酯將會更好地發(fā)揮其作用。

可以預見，這種高強度的輕質材料有著廣闊的應用前景。不僅可以成為車輛、智能手機等設備的涂層，而且還可以作為建筑材料使用。

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