Specjaliści w dziedzinie inżynierii chemicznej z Uniwersytetu Northwestern opracowali nowatorską metodę otrzymywania unikalnej, dwuwymiarowej struktury polimerowej, złożonej z mechanicznie zazębiających się monomerów. Zsyntezowana nanostruktura przypomina splecione ogniwa kolczugi i wykazuje zarówno elastyczność, jak i wytrzymałość.
W pierwszej kolejności, z X-kształtnych monomerów 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroksyfenylo)etylenowych – TPE-PhOH,
z ramionami, których budowa opiera się na związkach aromatycznych, powstaje warstwowa struktura krystaliczna,
umocniona wiązaniami wodorowymi pomiędzy grupami hydroksylowymi. Następnie X-kształtna struktura infiltrowana jest dimetylodichlorosilanem – SiMe2Cl2, co powoduje powstanie polimeru o mechanicznie zazębionej strukturze. Na każdy centymetr sześcienny uzyskanego polimeru przypada 100 trylionów wiązań mechanicznych, co stanowi rekord i przekłada się na niezwykłe właściwości materiału i jego struktury.
Co ciekawe, pod wpływem typowych rozpuszczalników organicznych, wskutek depolimeryzacji, uzyskuje się dwuwymiarowe arkusze monomerów, zachowujących mechaniczne zazębienie struktury. Takie arkusze mogą zostać wykorzystane do budowy nowych materiałów o podwyższonej wytrzymałości, na przykład do budowy lekkich osłon balistycznych. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że jak dotąd w warunkach laboratoryjnych bez problemu udało się uzyskać jednorazowo pół kilograma prezentowanego polimeru, co zdaniem autorów technologii oznacza, że bez problemu w procesie przemysłowym będą mogły powstawać duże ilości materiału.
news.northwestern.edu
Bardot M.I. et al.: Mechanically interlocked two-dimensional polymers, Science 387, 264-269, 2025
