Nový 2D materiál slibuje nejen dobrou pevnost, ale i cenu

TLDR: Monomer označený jako 2DPA-1 by mohl zvýšit nosnost konstrukcí, zároveň by mohl být i snazší na produkci než třeba grafen. Do požadované konstrukce se totiž za správných podmínek „poskládá sám“. Oznámení hír.

„Něco jako grafen, co?“

Každý má rád grafen! Uhlíkový matroš o jediném rozměru, který má fantastické fyzikální vlastnosti, může být cestou k tomu, jak odemknout supravodivé srandy za pokojové teploty i k materiálu kosmického výtahu! S grafenem se pojí mnohá očekávání – která však stále naplňuje jenom v laboratorním prostředí. Ačkoliv je znám již od roku 2004, pořád je produkce grafenu příliš složitá, než aby reálně mohl něco změnit. A o to zajímavější je nový, grafenu podobný monomer s poetickým názvem 2DPA-1.

Nejde sice vůbec o jediný podobný „materiál tak trochu podobný grafenu„, vlastně se dá říct, že podobné srandy se objevují zhruba stejně často jako články o nových, zázračných bateriích. Také tentokrát tak platí, že vědátoři z MIT s pomocí nového polymerizačního procesu vytvořili materiál pevnější než ocel a zároveň lehčí než plast. Co je tu ovšem nové, je o fous větší šance, že 2DPA-1 nebude navěky jenom obyvatelem laboratoří – lze jej totiž také snadněji vyrábět ve velkém množství!

A to je ze zjevných důvodů potenciálně zajímavější než sebelepší materiálové vlastnosti. Než si ale popíšeme, proč je v případě 2DPA-1 vyšší šance na aplikovatelnost v běžném světě, počastujme se trochou popisů jeho ladných křivek

2DPA-1 je dvourozměrný polymer, čili bychom mu měli říkat spíše monomer, který se sám skládá do tvaru podobného listům, jež dále vytvářejí jednorozměrné řetězce podobné špagetám. Jako stavební bloky monomerů používají sloučeninu zvanou melamin, která obsahuje kruh atomů uhlíku a dusíku. Za správných podmínek mohou tyto monomery růst ve dvou rozměrech a vytvářet jakési disky. Ty se vrství na sebe a drží pohromadě díky vodíkovým vazbám mezi jednotlivými vrstvami, díky nimž je struktura velmi stabilní a pevná.

Jak moc stabilní a pevná? Zatímco běžně o plastech (alias polymerech) neuvažujeme jako nad něčím, co by mohlo být nosnou konstrukcí baráku, pro 2DPA-1 to platí! Tedy, alespoň pokud bude reálné ho tvořit v dostatečném množství.

„V čem se to liší od jiných ‚zázraků‘?“

Za jistých optimálních podmínek totiž 2DPA-1 vytváří sám o sobě pevnou strukturu – jeho sousední molekuly se zaháknou jedna za druhou, přičemž tento mechanismus probíhá spontánně v roztoku. 2DPA-1 se tak do jisté míry snaží dostat sám od sebe (skrze fyzikální vlastnosti dané jeho, eh, vlastnostmi) do tvaru, který bychom z něj chtěli mít!

Právě to je potenciálně velmi zajímavé pro produkci velkého množství takového matroše. MIT má potenciálně v kancelářích monomer, který by mohl být mnohem lépe zpracovatelný než grafen. Pokud se materiál sám od sebe „chce stát“ námi požadovaným tvarem/stavem, naznačuje to, že masová výroba bude pravděpodobně ekonomicky životaschopná.

Prostě se umějí zaháknout do sebe! Zdroj: Freepik, vlastní
Prostě se umějí zaháknout do sebe! Zdroj: Freepik, vlastní

Hypoteticky by 2DPA-1 (či matroš na něj navazující) mohl sloužit jako lehký a odolný nátěr třeba pro komponenty aut, letadel nebo mobilů – ale dost možná i pro mosty, budovy nebo jiné stavební konstrukce. To je sice hodně vzdálená hypotetická budoucnost, další laboratorní testy nám však postupně napoví víc o tom, jestli jde jenom o fikci… anebo se na něco takového dá i reálně těšit. Jak už to ale chodí v případě nových zázračných materiálů, asi bych zatím nikomu nedoporučoval čekat na zázraky

„Ale proč, když je to tak supr?“

Problém s ultrapevnými a ultralehkými materiály totiž skutečně netkví v tom, že by neexistovaly. Známe jeden velmi dobře a dost možná jste si jej sami znechuceně strhávali z tváře – víme, že pavoučí vlákno samo je třeba pevnější než ocel. Ale pokud se podíváte nalevo a napravo, budovy se z něj jaksi pořád nestavějí! A to ačkoliv se vědátoři snaží dojit pavouky už po desítky let…

Dokonce ani absolutně-maniákální nápady, jako třeba dát pavoučí geny ovcím, abychom mohli sklízet něco-jako-pavoučí-vlákno bez domestikace pavouků, spěje kupředu hlemýždím tempem! Nemůžeme dnes zkrátka vyrábět ani kilogramy pavoučích vláken, natož pak požadované tisíce tun pro skutečnou průmyslovou aplikaci. Totéž, ale ještě daleko ve větším platí zatím i pro grafen a mnohé jiné jemu podobné matroše…

Jestli to změní 2DPA-1, to bych si proto skutečně netroufl vsadit – na druhou stranu, co na jeho příkladu lze vidět, je postupné iterování materiálových testů, které zvyšuje šance, že dříve či později se vědátoři „strefí do černého“. Což je svým způsobem optimistické i pesimistické, záleží, jak se na to díváte. Budu tedy 2DPA-1 držet palce, nicméně nebudu ani šokován, pokud o něm už veřejnost nikdy neuslyší!

[Ladislav Loukota, JaRon]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama