新材料可用作汽车部件涂层 比钢更坚固、像塑料一样轻

据国外媒体报道，麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了一种新材料，这种材料比钢更强，像塑料一样轻。这种材料是由一种新的聚合工艺制成的，便于大规模生产。其应用包括汽车部件或手机的轻质耐用涂层，也可用作桥梁和其他结构的建筑材料。

(来源:麻省理工学院)

主要研究人员迈克尔·斯特拉诺(Michael Strano)说:“通常不会想到塑料可以用来支撑建筑物，但使用这种材料，可以创造出新的东西。它具有极不寻常的特征，令人兴奋。”

这种新材料是一种二维聚合物，可以自我组装成薄片。相比之下，其他聚合物形成一维的意大利面条状链。迄今为止，科学家一直认为诱导聚合物形成二维薄片是不可能的。

据介绍，聚合物，包括所有的塑料，都是由称为单体的结构单元链组成的。这些链通过在其末端添加新分子而增长。这些聚合物一旦成型，就可以通过注射成型制成水瓶等三维物体。长期以来，聚合物科学家一直认为，如果能够诱导聚合物生长成二维薄片，它们应该会形成极其坚固和轻质的材料。然而，在这一领域进行了几十年的研究后，得出的结论是不可能制造出这样的板材。原因之一是，如果只有一个单体向上或向下旋转，超出了生长片的平面，材料就会开始三维膨胀，从而失去片层结构。

然而，在这项新的研究中，研究人员提出了一种新的聚合工艺，这种工艺可以产生一种叫做聚芳酰胺的二维薄片。研究人员使用一种叫做三聚氰胺的化合物作为单体结构单元，它包含一个碳和氮原子的环。在适当的条件下，这些单体可以二维生长形成圆盘。这些圆盘相互堆叠，并通过层间的氢键结合在一起，形成了非常稳定和坚固的结构。

这种材料可以在溶液中自组装，并且可以通过增加起始材料的数量来大量制造。研究人员表明，可以在表面涂覆一层这种材料的薄膜，这种薄膜被称为2DPA-1。斯特拉诺说:“通过制造片状分子平面而不是意大利面条状的分子，研究人员可以使分子在二维空间中自我连接。这种机制在溶液中自发发生，合成材料后，可以很容易地旋涂成非常坚固的薄膜。”

研究表明，这种新材料的强度是防弹玻璃的4-6倍。虽然密度只有钢的六分之一，但其屈服强度(或破坏材料所需的力)是钢的两倍。

2DPA-1的另一个关键特点是不透气。这种新材料由像乐高积木一样锁在一起的单体组成，分子无法进入其中。相比之下，其他聚合物是由螺旋链构成的，其中有气体可以透过的间隙。

斯特拉诺总结道:“通过这种方式，我们可以创造一种超薄涂层，完全防水或气密。这种屏障涂层可用于保护车辆中的金属或钢结构。”据国外媒体报道，麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了一种新材料，这种材料比钢更强，像塑料一样轻。这种材料是由一种新的聚合工艺制成的，便于大规模生产。其应用包括汽车部件或手机的轻质耐用涂层，也可用作桥梁和其他结构的建筑材料。

(来源:麻省理工学院)

主要研究人员迈克尔·斯特拉诺(Michael Strano)说:“通常不会想到塑料可以用来支撑建筑物，但使用这种材料，可以创造出新的东西。它具有极不寻常的特征，令人兴奋。”

这种新材料是一种二维聚合物，可以自我组装成薄片。相比之下，其他聚合物形成一维的意大利面条状链。迄今为止，科学家一直认为诱导聚合物形成二维薄片是不可能的。

据介绍，聚合物，包括所有的塑料，都是由称为单体的结构单元链组成的。这些链通过在其末端添加新分子而增长。这些聚合物一旦形成，就可以制成……通过注射成型的三维物体，例如水瓶。长期以来，聚合物科学家一直认为，如果能够诱导聚合物生长成二维薄片，它们应该会形成极其坚固和轻质的材料。然而，在这一领域进行了几十年的研究后，得出的结论是不可能制造出这样的板材。原因之一是，如果只有一个单体向上或向下旋转，超出了生长片的平面，材料就会开始三维膨胀，从而失去片层结构。

然而，在这项新的研究中，研究人员提出了一种新的聚合工艺，这种工艺可以产生一种叫做聚芳酰胺的二维薄片。研究人员使用一种叫做三聚氰胺的化合物作为单体结构单元，它包含一个碳和氮原子的环。在适当的条件下，这些单体可以二维生长形成圆盘。这些圆盘相互堆叠，并通过层间的氢键结合在一起，形成了非常稳定和坚固的结构。

这种材料可以在溶液中自组装，并且可以通过增加起始材料的数量来大量制造。研究人员表明，可以在表面涂覆一层这种材料的薄膜，这种薄膜被称为2DPA-1。斯特拉诺说:“通过制造片状分子平面而不是意大利面条状的分子，研究人员可以使分子在二维空间中自我连接。这种机制在溶液中自发发生，合成材料后，可以很容易地旋涂成非常坚固的薄膜。”

研究表明，这种新材料的强度是防弹玻璃的4-6倍。虽然密度只有钢的六分之一，但其屈服强度(或破坏材料所需的力)是钢的两倍。

2DPA-1的另一个关键特点是不透气。这种新材料由像乐高积木一样锁在一起的单体组成，分子无法进入其中。相比之下，其他聚合物是由螺旋链构成的，其中有气体可以透过的间隙。

斯特拉诺总结道:“通过这种方式，我们可以创造一种超薄涂层，完全防水或气密。这种屏障涂层可用于保护车辆中的金属或钢结构。”

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