تبتكر MIT مادة أقوى من الصلب ولكن خفيفة كالبلاستيك

أنشأ فريق من مهندسي الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مادة جديدة يزعمون أنها أقوى من الصلب ولكنها خفيفة مثل البلاستيك.

إذا أثبتت العلوم ذلك، فقد يكون ذلك تقدمًا هائلًا في علوم المواد، الأمر الذي يمنح أشياءً مثل أجزاء السيارات أو الهواتف الخلوية غطاءً متينًا بشكل استثنائي. حتى يذهب الفريق بالقول إنه يمكن إنتاجه بسهولة بشكل جماعي.

قال مايكل سترانو، أستاذ هندسة الكيمياء في MIT والمؤلف الرئيسي لدراسة حول هذا البحث نُشرت في مجلة Nature في شهر نيسان/أبريل 2022، في بيان له: «نحن لا نفكر عادةً في البلاستيك على أنه شيء يمكن استخدامه لدعم مبنى، ولكن مع هذه المادة، يمكن إيجاد آفاق جديدة».

وقد أضاف: «تتمتع هذه المادة بخصائص غير عادية للغاية ونحن متحمسون جدًا لذلك».

البوليمرات ثنائية الأبعاد

يكمن سر الفريق في البوليمرات ثنائية الأبعاد الخاصة التي يمكنها ترتيب نفسها في صفائح. إن معظم البوليمرات الأخرى قادرة فقط على تشكيل سلاسل أحادية الأبعاد لتتشكل بعد ذلك إلى أجسام ثلاثية الأبعاد.

حتى الآن، افترض العلماء أنه من المستحيل تشكيل صفائح البوليمرات ثنائية الأبعاد. ولكن من خلال بعض العمل الشاق، تمكن سترانو وفريقه من القيام بذلك باستخدام عملية خاصة تشمل مركب الميلامين.

وكانت النتيجة مادة قوية ورقيقة للغاية تسمى 2 DPA-1 تكون بين أربعة إلى ستة مرات أكثر مقاومة للتشوه مقارنةً بالزجاج المضاد للرصاص. كما أنها صعبة الكسر أكثر بمرتين من الصلب، على الرغم من أنها تحتوي فقط على السدس من الكثافة.

قال سترانو في البيان: «بدلًا من صنع جزيء يشبه المعكرونة، يمكننا صنع مستوى جزيئي شبيه بالصفيحة، حيث نجعل الجزيئات تتصل ببعضها البعض في بعدين. وتحدث هذه الآلية بشكل طبيعي في المحلول، وبعد أن نقوم بتخليق المادة، يمكننا بسهولة رش الأفلام الرقيقة التي تكون قوية بشكل استثنائي».

ولا تسمح المادة الجديدة أيضًا لأي غازات بالتسرب، مما يجعلها خيارًا أفضل بكثير لحماية المعادن في السيارات والمركبات الأخرى، أو الهياكل الفولاذية، وفقًا لسترانو.

يأمل الفريق الآن في التوصّل إلى تشكيل مواد جديدة أكثر من خلال إجراء تعديلات على الهيكل الجزيئي لصفائح بوليمراتها.