Средневековая нанотехнологичная кольчуга

«Средневековая» нанотехнологичная кольчуга содержит 100 триллионов химических связей на квадратный сантиметр — и может стать будущим брони. Исследователи представили суперпрочный материал на наноуровне, созданный из первых двухмерных механически сцепленных полимеров. Этот материал на молекулярном уровне напоминает средневековую кольчужную броню и может быть использован для создания бронежилетов.

Химики изобрели новый материал, который может стать будущим броней — кольчугой. Но это не Средние века, заявляют ученые: новый сверхпрочный материал состоит из молекул, сцепленных на наноуровне. Исследователи соединяли молекулы в цепочки, как звенья цепи, чтобы создать листы первого в мире двухмерного механически сцепленного материала (2D MIM), который обладает длиной и шириной. Материал содержит 100 триллионов химических связей на квадратный сантиметр (около 650 триллионов на квадратный дюйм), что является самой высокой плотностью механических связей, когда-либо достигнутой.

Об этом сообщили ученые в исследовании, опубликованном 16 января в журнале Science. Авторы исследования добавили небольшое количество этого материала в прочный пластиковый материал под названием Ultem — тоже состоящий из молекулярных цепей. Ultem уже невероятно прочен, но стал еще прочнее с добавлением 2D MIM. Исследование, которое в будущем может быть использовано для создания бронежилетов, было частично профинансировано Агентством передовых оборонных исследовательских проектов правительства США.

«Это похоже на кольчужную броню, так как она не рвется легко, потому что каждая из механических связей имеет некоторую свободу для скольжения», — сказал соавтор исследования, профессор химии Университета Северо-Западного штата в Иллинойсе, Уильям Дихтель, в заявлении. «Если вы потянете за это, сила будет рассеиваться в разных направлениях. А если вы хотите разорвать это, вам нужно будет разрушить его в множестве разных мест». Материал 2D MIM состоит из сцепленных полимеров, которые представляют собой длинные цепи меньших молекул, называемых мономерами.

Исследовательская группа взяла линии мономеров в форме буквы X и устроила их в кристаллические структуры, которые взаимодействуют так, что концы мономеров связываются с концами других мономеров, как указано в заявлении. Каждая молекула мономера в форме X оставляла зазоры, в которые исследователи могли вплетать дополнительные линии этих молекулярных строительных блоков, создавая слои сцепленных двухмерных полимеров в кристаллах. Затем ученые растворили кристаллы, чтобы извлечь сцепленные полимеры.

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции