Учени от Северозападния университет създадоха първия двуизмерен механично свързан материал с рекордна плътност от 100 трилиона механични връзки на квадратен сантиметър. Постижението е възможно благодарение на нов мащабируем метод за полимеризация. Благодарение на здравината и гъвкавостта си подобният на верига наноматериал може да се използва за създаване на леки брони и балистични тъкани. Добавянето на само 2,5% от този полимер към Ultem, който има свойства, подобни на кевлара, го прави значително по-здрав.

От години учените се опитват да създадат механично свързани молекули с полимери, но да накарат полимерите да образуват механични връзки не се получаваше. Сега изследователите са предприели нов подход. Те са взели Х-образните мономери, от които се състоят полимерите, и са ги подредили в специална, стройна кристална структура. След това са добавили друга молекула към тези кристали, за да създадат връзки между молекулите в кристала.

Полученият материал се състои от слоеве двуизмерни полимерни листове, в които краищата на Х-образните мономери са свързани с краищата на други такива мономери, а между тях са нанизани допълнителни мономери. Като цяло материалът има 100 трилиона механични връзки на квадратен сантиметър. Въпреки твърдата си структура полимерът е изненадващо гъвкав. При разтваряне свързаните мономери се отделят един от друг, което позволява манипулиране на отделните листове.

За да изследват структурата в наномащаб, учените от Университета Корнел са използвали усъвършенствани техники за електронна микроскопия. Изображенията показаха висока степен на кристалност на полимера, потвърдиха неговата взаимосвързана структура и отбелязаха неговата гъвкавост.

Разработката може да се произвежда в големи обеми. Предишните механично свързани полимери обикновено бяха произвеждани в много малки количества, като се използваха методи, които са трудни за мащабиране. Екипът вече е направил половин килограм от новия материал и вярва, че това количество ще се увеличи, когато се появят обещаващи приложения.

Вдъхновени от здравината на материала, изследователите от Университета Дюк го добавят към Ultem. Ултем, който по свойства е подобен на кевлара, е много здрав материал, който може да издържа на екстремни температури, както и на киселини и основи. Учените създадоха композит, състоящ се от 97,5% влакна Ultem и само 2,5% 2D полимер. Тази малка добавка значително увеличава общата здравина на Ultem.

Ръководителят на изследването Уилям Дихтел смята, че новият полимер може да се използва като специален материал за леки брони и балистични тъкани. Той обясни, че структурата на материала прилича на верижна броня: тя не се разкъсва лесно, защото всяка от механичните връзки има известна свобода на приплъзване. Ако материалът се издърпа, силата се разпределя в различните посоки. За да се разкъса полимерът, той трябва да се разкъса на много места. Екипът продължава да изучава свойствата на материала.