આ નવી સામગ્રી એક દ્વિ-પરિમાણીય પોલિમર છે, જે મેલામાઇનથી બનેલી છે , જે શીટ્સમાં સ્વ-ભેગી થાય છે, અન્ય તમામ પોલિમરથી વિપરીત, જે એક-પરિમાણીય, સ્પાઘેટ્ટી જેવી સાંકળો બનાવે છે. અત્યાર સુધી, વૈજ્ઞાનિકો માનતા હતા કે પોલિમરને 2D શીટ્સ બનાવવા માટે પ્રેરિત કરવું અશક્ય છે.
એમઆઈટી ખાતે કેમિકલ એન્જિનિયરિંગના કાર્બન પી. ડબ્સ પ્રોફેસર અને નવા અભ્યાસના વરિષ્ઠ લેખક માઈકલ સ્ટ્રેનો કહે છે કે, આવી સામગ્રીનો ઉપયોગ કારના ભાગો અથવા સેલ ફોન માટે હળવા, ટકાઉ કોટિંગ તરીકે અથવા પુલ અથવા અન્ય માળખા માટે મકાન સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે.
"અમે સામાન્ય રીતે પ્લાસ્ટિકને એવી વસ્તુ તરીકે નથી માનતા જેનો ઉપયોગ તમે ઇમારતને ટેકો આપવા માટે કરી શકો છો, પરંતુ આ સામગ્રીથી, તમે નવી વસ્તુઓને સક્ષમ બનાવી શકો છો," તે કહે છે. "તેમાં ખૂબ જ અસામાન્ય ગુણધર્મો છે અને અમે તેના વિશે ખૂબ જ ઉત્સાહિત છીએ."
સંશોધકોએ આ સામગ્રી બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયા પર બે પેટન્ટ માટે અરજી કરી છે, જેનું વર્ણન તેઓ આજે નેચરમાં પ્રકાશિત થતા એક પેપરમાં કરે છે . MIT પોસ્ટડોક યુવેન ઝેંગ આ અભ્યાસના મુખ્ય લેખક છે.
બે પરિમાણ
પોલિમર, જેમાં બધા પ્લાસ્ટિકનો સમાવેશ થાય છે, તેમાં મોનોમર્સ નામના બિલ્ડીંગ બ્લોક્સની સાંકળોનો સમાવેશ થાય છે. આ સાંકળો તેમના છેડા પર નવા અણુઓ ઉમેરીને વધે છે. એકવાર બન્યા પછી, પોલિમરને ઇન્જેક્શન મોલ્ડિંગનો ઉપયોગ કરીને પાણીની બોટલ જેવા ત્રિ-પરિમાણીય પદાર્થોમાં આકાર આપી શકાય છે.
પોલિમર વૈજ્ઞાનિકો લાંબા સમયથી એવી ધારણા રાખતા આવ્યા છે કે જો પોલિમરને દ્વિ-પરિમાણીય શીટમાં વિકસાવવા માટે પ્રેરિત કરી શકાય, તો તે અત્યંત મજબૂત, હળવા વજનના પદાર્થો બનાવશે. જો કે, આ ક્ષેત્રમાં ઘણા દાયકાઓના કાર્યને કારણે એવું નિષ્કર્ષ નીકળ્યું કે આવી શીટ્સ બનાવવી અશક્ય છે. આનું એક કારણ એ હતું કે જો ફક્ત એક મોનોમર વધતી શીટના સમતલમાંથી ઉપર અથવા નીચે ફરે છે, તો સામગ્રી ત્રણ પરિમાણમાં વિસ્તરણ કરવાનું શરૂ કરશે અને શીટ જેવી રચના ખોવાઈ જશે.
જોકે, નવા અભ્યાસમાં, સ્ટ્રેનો અને તેમના સાથીદારો એક નવી પોલિમરાઇઝેશન પ્રક્રિયા સાથે આવ્યા જે તેમને પોલિએરામાઇડ નામની દ્વિ-પરિમાણીય શીટ ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપે છે. મોનોમર બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ માટે, તેઓ મેલામાઇન નામના સંયોજનનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં કાર્બન અને નાઇટ્રોજન પરમાણુઓની રિંગ હોય છે. યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં, આ મોનોમર્સ બે પરિમાણમાં વિકાસ કરી શકે છે, ડિસ્ક બનાવે છે. આ ડિસ્ક એકબીજાની ટોચ પર સ્ટેક થાય છે, સ્તરો વચ્ચે હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવે છે, જે માળખું ખૂબ જ સ્થિર અને મજબૂત બનાવે છે.
"સ્પેગેટી જેવા પરમાણુ બનાવવાને બદલે, આપણે શીટ જેવું પરમાણુ વિમાન બનાવી શકીએ છીએ, જ્યાં આપણે પરમાણુઓને બે પરિમાણમાં એકબીજા સાથે જોડવા માટે મેળવીએ છીએ," સ્ટ્રેનો કહે છે. "આ પદ્ધતિ દ્રાવણમાં સ્વયંભૂ થાય છે, અને સામગ્રીનું સંશ્લેષણ કર્યા પછી, આપણે સરળતાથી પાતળા ફિલ્મને સ્પિન-કોટ કરી શકીએ છીએ જે અસાધારણ રીતે મજબૂત હોય છે."
કારણ કે સામગ્રી દ્રાવણમાં સ્વ-ભેગી થાય છે, તે ફક્ત પ્રારંભિક સામગ્રીની માત્રા વધારીને મોટી માત્રામાં બનાવી શકાય છે. સંશોધકોએ દર્શાવ્યું કે તેઓ સપાટીઓને સામગ્રીની ફિલ્મોથી કોટ કરી શકે છે, જેને તેઓ 2DPA-1 કહે છે.
"આ પ્રગતિ સાથે, આપણી પાસે પ્લેનર પરમાણુઓ છે જેને ખૂબ જ મજબૂત, પરંતુ અત્યંત પાતળા પદાર્થમાં રૂપાંતરિત કરવાનું ખૂબ સરળ બનશે," સ્ટ્રેનો કહે છે.
પ્રકાશ પરંતુ મજબૂત
સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે નવી સામગ્રીનું સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ - સામગ્રીને વિકૃત કરવા માટે કેટલી શક્તિ લાગે છે તેનું માપ - બુલેટપ્રૂફ કાચ કરતા ચાર થી છ ગણું વધારે છે. તેઓએ એ પણ શોધી કાઢ્યું કે તેની ઉપજ શક્તિ, અથવા સામગ્રીને તોડવા માટે કેટલી શક્તિ લાગે છે, તે સ્ટીલ કરતા બમણી છે, ભલે સામગ્રીમાં સ્ટીલની ઘનતા માત્ર છઠ્ઠા ભાગની હોય.
2DPA-1 ની બીજી મુખ્ય વિશેષતા એ છે કે તે વાયુઓ માટે અભેદ્ય છે. જ્યારે અન્ય પોલિમર વાયુઓને બહાર નીકળવા દેતી ગાબડાવાળી સાંકળોથી બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે નવી સામગ્રી એવા મોનોમર્સથી બનાવવામાં આવે છે જે LEGO ની જેમ એકબીજા સાથે બંધ થાય છે, અને પરમાણુઓ તેમની વચ્ચે આવી શકતા નથી.
"આનાથી આપણે અલ્ટ્રાથિન કોટિંગ્સ બનાવી શકીએ છીએ જે પાણી અથવા વાયુઓને સંપૂર્ણપણે અંદર જતા અટકાવી શકે છે," સ્ટ્રેનો કહે છે. "આ પ્રકારના અવરોધ કોટિંગનો ઉપયોગ કાર અને અન્ય વાહનો અથવા સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં ધાતુને સુરક્ષિત રાખવા માટે થઈ શકે છે."
સ્ટ્રેનો અને તેમના વિદ્યાર્થીઓ હવે આ ચોક્કસ પોલિમર 2D શીટ્સ કેવી રીતે બનાવી શકે છે તેનો વધુ વિગતવાર અભ્યાસ કરી રહ્યા છે, અને તેઓ અન્ય પ્રકારની નવી સામગ્રી બનાવવા માટે તેના પરમાણુ મેકઅપને બદલવાનો પ્રયોગ કરી રહ્યા છે.
આ સંશોધનને સેન્ટર ફોર એન્હાન્સ્ડ નેનોફ્લુઇડિક ટ્રાન્સપોર્ટ (CENT) દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવ્યું હતું, જે યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જી ઓફિસ ઓફ સાયન્સ અને આર્મી રિસર્ચ લેબોરેટરી દ્વારા પ્રાયોજિત એનર્જી ફ્રન્ટીયર રિસર્ચ સેન્ટર છે.
નવી હલકી સામગ્રી સ્ટીલ કરતાં વધુ મજબૂત છે: આ નવો પદાર્થ એક અશક્ય માનવામાં આવતી સિદ્ધિનું પરિણામ છે: બે પરિમાણમાં સામગ્રીનું પોલિમરાઇઝેશન — સાયન્સડેઇલી
સમાચાર સંપર્ક:
ઇમેઇલ: [ઇમેઇલ સુરક્ષિત]
ટેલ: + 86-28-8411-1861