Via een nieuwe techniek in het polymerisatie, het samenvoegen van kleine moleculen tot een lange keten, heeft een team van onderzoekers aan MIT een nieuw materiaal gemaakt. De chemisch ingenieurs hebben de techniek zo toegepast dat het ook makkelijk in grote hoeveelheden kan worden geproduceerd.

Het team heeft een tweedimensionale polymeer ontwikkeld dat zichzelf tot vellen vormt. Dat is al opvallend want alle andere polymeren vormen een eendimensionale spaghetti achtige keten. Het werd als onmogelijk gezien om polymeren tot 2D-vellen te vormen.

Plastic fantastic

Het materiaal dat hieruit voortkomt kan gebruikt worden als een lichtgewicht en duurzame coating voor bijvoorbeeld auto’s of smartphones. De polymeer kan ook worden toegepast in de bouw, bijvoorbeeld door de versteviging van beton. Hoofdonderzoeker Michael Strano zegt: “we denken meestal niet aan plastic als we het over bouwmaterialen hebben, maar met deze polymeer kunnen we nieuwe dingen mogelijk maken.”

De ongebruikelijke eigenschappen van het materiaal zorgt voor veel enthousiasme bij de onderzoekers. Ze hebben dan ook direct twee patenten aangevraagd waarin beschreven is hoe het materiaal gemaakt wordt.

Geen spaghetti maar lasagne

Alle polymeren bestaan uit ‘ketens’ van zogeheten monomeren. De ketens groeien door nieuwe moleculen toe te voegen aan de uiteinden. Als de polymeer gevormd is kan deze worden gebruikt om 3D-voorwerpen van te maken. Decennialang werd aangehouden dat 2D-polymeren theoretisch mogelijk zijn. In de praktijk werd dit als onmogelijk ervaren doordat er maar 1 monomeer in het polymeer ‘vel’ ondersteboven hoeft te zitten om de hele boel te ontregelen.

In het onderzoek van het team van Strano werd gebruik gemaakt van een nieuwe werkwijze: in plaats van een spaghetti-achtige keten, laten de onderzoekers twee soorten moleculen zich samenvoegen tot een vel. De moleculen worden met behulp van een waterstof-molecuul in bedwang gehouden. Dat leidt ertoe dat de onderzoekers in plaats van een spaghetto een vel krijgen.

Zolang de polymeer in een oplossing wordt gevormd, kunnen de onderzoekers er relatief simpel veel van maken: “De stoffen verbinden zich automatisch aan elkaar, het enige dat wij hoeven doen is zorgen voor meer grondstoffen.”

Ook op zoek naar een laboratoriumfunctie? Kijk dan eens hier!