新材料可用作汽車部件涂層比鋼更堅(jiān)固、像塑料一樣輕

2022-02-18 17:04:55蓋世汽車網(wǎng)閱讀量：395      我要評論

　　【百分零部件網(wǎng) 新品動(dòng)態(tài)】據(jù)外媒報(bào)道，麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員開發(fā)了一種新材料，這種材料比鋼更堅(jiān)固，而且像塑料一樣輕。這種材料利用一種新穎的聚合工藝制成，并且便于大批量生產(chǎn)，其用途包括汽車零部件或手機(jī)的輕質(zhì)耐用涂層，也可用作橋梁和其他結(jié)構(gòu)的建筑材料。

　　主要研究人員Michael Strano表示：“通常不認(rèn)為塑料可以用來支撐建筑物，但使用這種材料，可以創(chuàng)造新的事物。其具有極不尋常的特征，讓人感到興奮。”

　　這種新材料是一種二維聚合物，可以自組合成片材。與之不同的是，其他聚合物形成的是一維的意大利面條狀鏈。到目前為止，科學(xué)家們一直認(rèn)為，不可能誘導(dǎo)聚合物形成二維片材。

　　據(jù)介紹，包括所有塑料在內(nèi)的聚合物，由稱為單體的結(jié)構(gòu)單元鏈組成。這些鏈通過在其末端添加新分子而生長。這些聚合物一旦形成，可以通過注塑成型制成三維物體，例如水瓶。長期以來，聚合物科學(xué)家一直假設(shè)，如果可以誘導(dǎo)聚合物長成二維片材，應(yīng)該會(huì)形成極其堅(jiān)固、輕質(zhì)的材料。然而，該領(lǐng)域經(jīng)過數(shù)十年研究得出的結(jié)論是，不可能創(chuàng)建這樣的片材。其原因之一是，如果只有一個(gè)單體向上或向下旋轉(zhuǎn)，超出生長片材平面后，材料將開始在三個(gè)維度上膨脹，從而失去片狀結(jié)構(gòu)。

　　然而，在這項(xiàng)新研究中，研究人員提出了一種新的聚合工藝，能夠生成一種稱為聚芳酰胺的二維片材。研究人員采用一種叫做三聚氰胺的化合物，作為單體結(jié)構(gòu)單元，其中含有一個(gè)碳和氮原子環(huán)。在適當(dāng)條件下，這些單體可以二維生長，形成圓盤。這些圓盤相互堆疊，通過層間的氫鍵結(jié)合在一起，形成非常穩(wěn)定和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。

　　這種材料可在溶液中自組合，通過增加起始材料的數(shù)量，即可進(jìn)行大量制造。研究人員表明，可以在表面上涂覆這種材料的薄膜，并稱之為2DPA-1。Strano表示：“通過制造片狀分子平面，而不是類似意大利面條的分子，研究人員可以讓分子在二維上將自己連接在一起。這種機(jī)制在溶液中自發(fā)發(fā)生，在合成材料后，可以輕松地將其旋涂成非常堅(jiān)固的薄膜。”

　　研究表明，這種新材料的強(qiáng)度是防彈玻璃的4-6倍。盡管密度僅為鋼的六分之一，但其屈服強(qiáng)度(或者說破壞材料所需的力量)是鋼的兩倍。

　　2DPA-1的另一關(guān)鍵特性在于不透氣。這種新材料由像樂高積木一樣鎖在一起的單體制成，分子無法進(jìn)入其間。相比之下，其他聚合物是由帶有間隙的盤旋鏈制成的，氣體可能通過間隙滲入。

　　Strano總結(jié)說：“這樣我們可以創(chuàng)造出完全防水或不透氣的超薄涂層。這種阻隔涂層可用于保護(hù)車輛中的金屬或鋼結(jié)構(gòu)。”

　　原標(biāo)題：新材料可用作汽車部件涂層比鋼更堅(jiān)固、像塑料一樣輕

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