Tweedimensionale polymeren zouden las bouwmateriaal gebruikt kunnen worden: licht en sterk (afb: MIT)
Onderzoekers van MIT in Cambridge (VS) hebben een tweedimensionaal polymeer ontwikkeld, een polyaramide, dat sterker is dan staal en zes keer zo licht. Dat materiaal zou zelfs gebruikt kunnen worden om bruggen van te bouwen.
De onderzoekers noemen hun polymeer tweedimensionaal aangezien die polymeriseren in een plat vlak, terwijl normaal polymeren in een willekeurige richting groeien, waardoor die vanzelf driedimensionaal worden. Al langer is gezocht naar tweedimensionale polymeren aangezien die sterker en lichter zouden zijn dan de driedimensionale waarin de polymeerketens alle kanten op wijzen. Tot nu was echter nog niemand niet in staat geweest dergelijke polymeren te maken en werd al bijna aangenomen dat dat onmogelijk zou zijn.
Niet, kennelijk. Chemisch technoloog Michael Strano stelt dat van dat polymeer vellen gebruikt kunnen worden al beschermlaag voor, onder meer, telefoons maar ook voor bruggen en andere bouwwerken. “We denken niet aan kunststoffen voor ondersteunende structuren in gebouwen”, zegt hij, ‘maar hiermee kun je nieuwe dingen doen. Het polymeer heeft uitzonderlijke eigenschappen.” En natuurlijk wordt zo’n vinding in de VS meteen gepatenteerd.
Het polymeer in kwestie is een polyaramide (Kevlar is daar een voorbeeld van). Om hun doel te bereiken werd de aramidemonomeren (de bouwstenen van dat polymeer) ‘verrijkt’ met melamine (een verbinding met een zesring met koolstof- en stikstofatomen). Onder de juiste omstandigheden krijg je het tweedimensionale eindproduct. Die vellen worden met elkaar verbonden via zogeheten waterstofbruggen. De onderzoekers stellen dat die het geheel sterk en stabiel maken. Strano: “Die polymerisering in twee dimensies gebeurt spontaan in oplossing.”
Industrieel
Aangezien dat proces in oplossing plaatsvindt, zou het polymeer in industriële hoeveelheden kunnen worden geproduceerd, stellen de onderzoekers. De elasticiteitsmodulus van het materiaal is zes keer groter dan van kogelvast glas, staat er in het persbericht, maar waarom niet ook vergeleken met bouwmateriaal als staal? De vloeigrens, de kracht om het materiaal te breken, is twee keer zo groot als van staal, terwijl de dichtheid maar eenzesde daarvan is. Daar komt bij dat het materiaal geen gassen doorlaat.
Bron: Science Daily