Il materiale 2D leggero come la plastica, forte come l’acciaio – Rinnovabili

Il composto è il risultato di un’impresa ritenuta impossibile: realizzare un polimero bidimensionale che si autoassembla in fogli. Potrebbe essere usato come utilizzato come rivestimento leggero e durevole per parti di automobili o come materiale da costruzione.

Realizzato il primo materiale 2D ad alte prestazioni

(Rinnovabili.it) – È leggero, estremamente resistente e anche semplice da produrre in grandi quantità. È lo speciale composto creato da un gruppo di ingegneri chimici del MIT, negli USA. Il team, guidato dal professor Michael Strano, è riuscito in un’impresa ritenuta impossibile: polimerizzare un materiale 2D. Per comprendere la portata dell’innovazione è necessario fare qualche passo indietro. 

I polimeri sono sono macromolecole versatili, costituite da catene unidimensionali di unità (chiamate monomeri) che possono essere convogliati in forme tridimensionali attraverso metodi di produzione ad hoc come lo stampaggio a iniezione. L’esempio forse più noto è la plastica. Gli scienziati hanno a lungo ipotizzato che, riuscendo a far crescere i polimeri in fogli bidimensionai, si sarebbero potuti ottenere nuovi materiali. Composti resistenti e leggeri nello stesso tempo. Tuttavia per decenni questo obiettivo si è dimostrato un’operazione estremamente difficile. I tentativi non sono mancati, ma tutti i materiali 2D creati hanno sempre presentato difetti in grado di danneggiarne le prestazioni.

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Più forte dell’acciaio, meno infrangibile del vetro antiproiettile

È a questo livello che si inserisce il lavoro di Strano e dei suoi colleghi. Il gruppo ha messo a punto un nuovo processo di polimerizzazione che consente loro di generare un foglio a due dimensioni, chiamato poliaramide. Per i blocchi costitutivi del monomero, hanno impiegato un composto chiamato melamina a base di carbonio e azoto. Nelle giuste condizioni, questi monomeri possono crescere in due dimensioni, formando dei dischi. Impilando e collegando chimicamente questi dischi, gli ingegneri hanno ottenuto una struttura molto stabile e resistente.

“Invece di creare una molecola simile a uno spaghetto, possiamo fabbricare un piano molecolare simile a un foglio, dove le molecole che si uniscono tra loro in due dimensioni”, ha affermato Strano, autore senior dello studio. “Questo meccanismo si verifica spontaneamente in soluzione e, dopo aver sintetizzato il materiale, possiamo facilmente ottenere film sottili straordinariamente resistenti”.

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Il nuovo materiale 2D ha alcune proprietà eccezionali. Ad esempio, sebbene sia estremamente sottile e leggero, vanta una resistenza allo snervamento doppia rispetto all’acciaio. E richiede fino una forza sei volte maggiore per essere deformato rispetto al vetro antiproiettile. Inoltre è completamente impermeabile a gas e liquidi. Con questo tipo di capacità, il 2DPA-1 (questo il nome con cui è stato battezzato) potrebbe creare un rivestimento leggero, durevole e impermeabile per veicoli, dispositivi elettronici come smartphone e simili, o persino essere utilizzato come materiale da costruzione.