Chemičtí inženýři z Massachusettského technologického institutu (MIT) oznámili, že vyvinuli nový typ plastu, který je dvakrát pevnější než ocel a jednou by se mohl používat jako stavební materiál.
Materiál nazvali 2DPA-1 a popsali, jak unikátní vlastnosti má. Je lehký a tvarovatelný podobně jako klasické umělé hmoty, ale jeho pevnost a odolnost vědci přirovnávají spíše k oceli nebo neprůstřelnému sklu.
Inženýři z MIT předpokládají, že 2DPA-1 už brzy dostane zajímavější a lépe zapamatovatelné jméno a že se začne v blízké budoucnosti používat zejména jako nátěr pro zvýšení odolnosti objektů a později i přímo jako konstrukční materiál.
„O plastech obvykle nepřemýšlíme jako o něčem, co by se dalo použít k podepření budovy, ale s tímto materiálem můžemě dělat úplně nové věci,“ uvedl profesor chemického inženýrství na MIT Michael Strano. „Má úplně neobvyklé vlastnosti.“
Superpevný polymer
2DPA-1 je polymer, což znamená, že patří do kategorie, která zahrnuje všechny druhy plastů. Ale zatímco všechny ostatní polymery existují v jednorozměrných řetězcích, na jejichž konce se přidávají nové molekuly, 2DPA-1 roste ve dvou rozměrech, a vytváří tak polyaramid v podobě jakéhosi listu.
„Místo toho, abychom vytvořili molekulu podobnou špagetám, můžeme vytvořit molekulární plochu podobnou listu, kde se molekuly zaháknou za sebe ve dvou rozměrech,“ popsal Strano. A právě tato dvourozměrnost dodává 2DPA-1 jeho pevnost. Odtraňuje tak totiž mezery, které existují mezi polymerními řetězci v jiných plastech.
Vlastnosti, které MIT uvádí, jsou ohromné: Mez v pevnosti tahu, tedy síla, která je nutná k jeho zlomení, je dvakrát větší než u oceli – a to přesto, že má jen asi šestinu její hustoty. Je tedy nejen pevný, ale i lehký.
Výzkumníci ho také srovnávají s neprůstřelným sklem. Oproti němu je asi pětkrát pružnější a tedy odolnější vůči deformaci. Inženýři výsledky popsali v článku, který vyšel v odborném časopise Nature.
Nezničitelná bariéra
Nejbližší komerční využití 2DPA-1 je podle vědců v podobě velice tenoučkého povlaku, který by se mohl aplikovat například na automobily, telefony nebo jiné předměty. Vrstva by byla tak tenká, že by byla neviditelná, ale přesto by dávala předmětům vynikající odolnost. Například mobilní telefon vylepšený tímto způsobem by se už po pádu na zem nerozbil.
Díky uzavřené molekulární struktuře materiálu ve srovnání s jinými plasty je nepropustný pro vodu a plyny, takže nabízí mimořádně vysoký stupeň ochrany před oxidací, rzí nebo hnilobou. „Tento druh bariérového povlaku by se mohl používat k ochraně kovu v automobilech a jiných vozidlech nebo ocelových konstrukcí,“ doplňuje Strano.
Budoucí možnosti využití 2DPA-1 však sahají dále, protože molekulární listy lze teoreticky skládat na sebe a vytvářet z nich i stavební materiál – anebo je použít jako nanotrubičky či nanovlákna v kompozitním materiálu, jako jsou uhlíková vlákna.
Levný a ekologický
A navíc jeho výroba probíhá chemickou cestou a vyžaduje proto jen málo energie ve srovnání s materiály, jako je ocel nebo sklo. Tím by zase mohl pomoci v potlačení klimatických změn – právě výroba materiálů, jako je ocel, má nezanedbatelný podíl na zvyšování emisí skleníkových plynů.
Další slibnou vlastností 2DPA-1 je, že ho lze snadno vyrábět ve velkém množství. To znamená, že na rozdíl od některých nedávných „zázračných materiálů“, jako je například grafen, by mělo být snadné rozšířit jeho výrobu i mimo laboratoře – a to naznačuje, že by nemusel být astronomicky drahý.
Inženýři také teoreticky předpokládají, že by měl být recyklovatelný. Pokud se použije ve formě vláken, mělo by být možné jej znovu využít pomocí předení nebo rozvláknění jako u kevlarových vláken a v jiných formách by mohl být recyklovatelný chemicky jako nylon.
