Si chiama 2DPA-1. Il nuovo materiale è un polimero bidimensionale che può essere utilizzato come rivestimento per parti di automobili o telefoni cellulari, o come materiale da costruzione per ponti, o per altre strutture
di MIT Technology Review Italia
La ricerca è stata finanziata dal Center for Enhanced Nanofluidic Transport (CENT), un centro di ricerca sulla frontiera dell’energia sponsorizzato dall’U.S. Department of Energy Office of Science e dall’ Army Research Laboratory. Sono stati depositati due brevetti sul processo utilizzato per generare il materiale e Yuwen Zeng del Department of Chemical Engineering del MIT, ha descritto i risultati della ricerca su “Nature”.
Come riportato da “MIT News”, gli ingegneri chimici dell’Istituto, sotto la guida di Michael Strano, hanno prodotto un materiale costituito da un polimero bidimensionale che si autoassembla in fogli, a differenza degli altri polimeri, che formano catene unidimensionali simili a spaghetti.
I polimeri, che comprendono tutta la plastica, sono costituiti da catene di blocchi di costruzione chiamati monomeri, che si accrescono 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 hanno a lungo ipotizzato che, se indotti a crescere in un foglio bidimensionale,i polimeri dovrebbero formare materiali estremamente resistenti e leggeri. Ma gli scienziati del settore hanno sempre sostenuto l’impossibilità di una simile operazione in quanto se un solo monomero ruotasse fuori dal piano del foglio in crescita, il materiale inizierebbe ad espandersi in tre dimensioni e la struttura simile a un foglio andrebbe inesorabilmente 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 poliarammide. Per i blocchi costitutivi del monomero, usano un composto chiamato melamina, che contiene un anello di atomi di carbonio e azoto. Nelle giuste condizioni, questi monomeri possono crescere in due dimensioni, formando dei dischi che si impilano uno sopra l’altro, tenuti insieme da legami idrogeno tra gli strati, rendendo la struttura molto stabile e resistente.
“Il processo si realizza spontaneamente in soluzione”, spiega Strano, “e, dopo aver sintetizzato il materiale, si possono rivestire le superfici con pellicole sottili straordinariamente resistenti, che abbiamo chiamato 2DPA-1”.
I ricercatori hanno scoperto che il modulo elastico del nuovo materiale, una misura di quanta forza è necessaria per deformare un materiale, è tra quattro e sei volte maggiore di quello del vetro antiproiettile. Hanno anche scoperto che il suo limite di snervamento, o quanta forza ci vuole per rompere il materiale, è il doppio di quello dell’acciaio, anche se il materiale ha solo circa un sesto della densità dell’acciaio.
Un’altra caratteristica fondamentale di 2DPA-1 è la sua impermeabilità ai gas. Mentre altri polimeri sono costituiti da catene a spirale con spazi vuoti che consentono ai gas di filtrare, il nuovo materiale è composto da monomeri che si bloccano insieme e non permettono a nulla di penetrare.
“Si possono quindi creare rivestimenti ultrasottili impermeabili ad acqua o gas da utilizzare per proteggere il metallo in automobili e altri veicoli o strutture in acciaio”, conclude Strano.
(rp)
