Недавно был разработан новый полимерный материал из глины и клея, который прочен как сталь. Этот новый полимер прозрачен и обладает невероятной прочностью.

Этот новый полимер способен подвергаться биологическому разложению, для его производства требуется очень мало энергии, а производственные затраты чрезвычайно низки. Полимер состоит из слоев глиняных нанолистов и водорастворимого полимера, который имеет тот же химический состав, что и белый клей.

 Исследователи из Мичиганского университета  создали эту композитную пластмассу за счет копирования молекулярной структуры кирпичей и раствора, на основе которых строятся морские ракушки. Дальнейшие разработки могут позволить создавать более легкую и прочную броню для солдат или полиции и их транспортных средств. Ее также можно использовать при создании микрофлюидальных структур, биомедицинских датчиков и беспилотных летательных аппаратов. Пластмассу можно использовать для уменьшения количества энергии, необходимой для газоразделения на химических предприятиях, совершенствования микротехнологии, такой как создание микрочипов, и создания более легкой и прочной брони для полиции и ее транспортных средств.

Ученым удалось решить проблему, которая стояла перед инженерами и учеными на протяжении ряда десятилетий: отдельные наноразмерные элементы структуры, нанолисты и нанопрутья обладают сверхпрочностью. А вот более крупные материалы, созданные из скрепленных друг с другом наноразмерных элементов структуры, относительно непрочные. До сих пор у ученых были трудности с переносом прочности отдельных нанолистов или нанотрубок на весь материал. Это проблема была решена этим коллективом, который продемонстрировал, что можно получить практически идеальный перенос напряжения между нанолистами и полимерной матрицей.

Исследователи создали этот новый композитный пластик с помощью устройства, которое они разработали. Это устройство создает материалы наноразмерного уровня слой за слоем. Робототехническое устройство состоит из манипулятора, который нависает над колесом сосудов с различными жидкостями. В этом случае рука манипулятора держала кусок стекла размером примерно с пластинку жвачки, на котором создается новый материал. Манипулятор окунает стекло в клееобразный раствор полимера, а затем в жидкость, которая представляет собой дисперсию глиняных нанолистов. После того, как эти слои высыхают, процедура повторяется. Потребовалось 300 слоев, как клееобразного полимера, так и глиняных нанолистов для получения фрагмента этого материала толщиной с пластиковую обертку. Перламутр, переливающаяся оболочка раковин мидий и устриц, создается именно так слой за слоем. Это один из самых жестких природных материалов на неорганической основе.

Поливиниловый спирт, клееобразный полимер, используемый в данном эксперименте, был так же важен, как и процесс сборки слой за слоем. Структура "наноклея" и глиняные нанолисты позволяют слоям образовывать общие водородные связи, которые порождают "эффект липучки". При разрушении такие связи могут легко восстанавливаться в новом месте. Эффект липучки это одна из причин прочности материала. Другой является организация нанолистов. Они укладываются как кирпичи в перемежающемся порядке. При такой структуре из кирпичей и раствора любые трещины скрадываются наложением слоев.

www.polymery.ru