Yapılması ‘imkansız’ olarak düşünülen 2D polimer malzeme geliştirildi: Çelikten daha güçlü

Malzeme bilimindeki gelişmeler teknoloji dünyasındaki gelişmelerin de önünü açıyor. Geliştirilen yeni bir malzeme, araçlarda veya elektronik cihazlarda kullanılarak onları daha hafif ama daha dayanıklı hale getirebilir. 2DPA-1 adlı malzeme, çelikten daha güçlü ve plastik kadar hafif bir yapıya sahip.

İmkansız görülen başarıldı

Monomer zincirlerinden oluşan polimerlerin zincir sayısı arttıkça iki boyutlu tabaka benzeri bir yapı oluşturması şimdiye kadar imkansız görünüyordu. Büyüyen tabakanın düzleminden sadece bir monomerin yukarı veya aşağı dönmesi malzemenin üç boyutlu olarak genişlemesine sebep oluyordu. Bu sebeple tabaka benzeri bir yapı oluşturulamıyordu.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü(MIT) araştırmacıları, büyük üretim seviyelerine ölçeklenebilen yeni bir 2D polimer malzeme tasarladılar. Şimdiye kadar imkansız olarak görülen iki boyutlu polimer malzeme üretimi araştırmacıların kullandığı özgün polimerizasyon işlemiyle mümkün hale getirildi.

Araştırmacılar, poliaramid adı verilen ve iki boyutlu bir tabaka oluşturmalarına izin veren yeni bir polimerizasyon sürecinde monomer yapı taşları olarak karbon ve azot atomlarından oluşan bir halka içeren melamin adı verilen bir bileşik kullandı.

Uygun koşullar altında bu monomerler iki boyutta büyüyerek diskler oluşturabildi. Oluşan bu diskler hidrojen bağlarıyla bir arada tutularak üst üste yığılıyorlar.

İstenilen boyutlarda üretilebilir

2DPA-1 olarak adlandırılan malzeme, çözeltide kendiliğinden gerçekleşmesi sayesinde istenilen miktarlarda yapılabiliyor. Daha büyük bir malzeme için yapılması gereken tek şey ise başlangıç malzemelerinin miktarını artırmak olarak gösteriliyor.

Araştırmacılar 2DPA-1’in elastisite modülünün kurşun geçirmez camınkinden dört ila altı kat daha fazla olduğunu buldular. Ayrıca malzemenin, çeliğin yoğunluğunun yalnızca altıda biri kadar olmasına rağmen çeliğe göre akma dayanımının iki kat daya iyi olduğu ortaya çıkarıldı.

2DPA-1, yapısı gereği birçok polimerin aksine gaz geçirmez özelliğe sahip. Bu sayede yeni malzemeyle su veya gazların geçmesini tamamen engelleyebilecek ultra ince kaplamalar oluşturulabilecek.

2DPA-1 sayesinde akıllı telefon gibi elektronik cihazlarda ve araçlarda hafif, dayanıklı ve su geçirmez kaplamalar yapılabilecek. Ayrıca bir inşaat malzemesi olarak da kullanılabilecek. MIT araştırmacıları, bu özel polimerin nasıl 2D tabakalar oluşturabildiğini daha ayrıntılı olarak inceliyorlar ve başka türde yeni malzemeler yaratmak için moleküler yapısını değiştirmeyi deniyorlar.