Plast er ikke hvad vi tror. Ny undersøgelse finder ud af, at de er en smule gummiagtige, baner vejen for bedre produkter

Et gennembrud af forskere ved University of South Florida (USF) og samarbejdende institutioner rundt om i verden kan bane vejen for bedre produkter, såsom forbedrede batterier, billak og mobiltelefonskærme.

Når du zoomer ind på mange moderne materialer, som dem i nogle af de nyeste batterier, der er lavet med glasagtige polymerer - som omfatter mange plastik - de virker ikke ensartede. I stedet, de ligner en slips-farvet skjorte, med hvirvler af forskellige materialer. Ifølge forskerne, denne "nanoskala struktur" kan give sådanne ekstraordinære egenskaber, fordi overfladen af ​​glasagtige polymerer ikke er hård, men har snarere en gummiagtig konsistens.

En ny undersøgelse offentliggjort i Natur omformer, hvordan vi forstår glasets adfærd, som er en stoftilstand, der kombinerer aspekter af fast og væske. Forskere ved USF, sammen med samarbejdspartnere ved Princeton University og Zhejiang Sci-Tech University, opdaget, at der opstår en naturlig effekt på overfladen af ​​glasagtige polymerer, skabe et eftergiveligt gummiagtigt lag kun et par dusin atomer tykt, der har egenskaber helt anderledes end resten af ​​materialet. Denne adfærd har udbredte teknologiske implikationer, afsløre, hvordan glasagtige polymerer kan klæbe til hinanden og potentielt give indsigt i ridsebestandighed på molekylært niveau.

"Dette giver os muligheden for at forstå og kontrollere, hvordan glasagtige polymerer - plastik - opfører sig lige ved deres overflade, " sagde den tilsvarende forfatter David Simmons, lektor i kemi, biologisk og materialeteknik ved USF. "Uanset om det er en partikel af støv, der klæber til maling, to fibre, der klistrer sammen i en 3D-printer, eller slid på overfladen af ​​et par plastiklinser i dine briller, dette mikroskopiske lag på overfladen af ​​plastik er uhyre vigtigt for, hvordan disse materialer fungerer, og nu forstår vi virkelig dens natur for første gang."

Simmons og hans samarbejdspartnere gjorde denne opdagelse ved at danne "fugtende kamme, "små kamme på overfladen af ​​en plastik, ved at frigive en ionisk væskedråbe på polystyrenoverflader ved forskellige temperaturer. Polystyren er en solid plast, en type glas, det er naturligt klart og bruges ofte til fødevareemballage, forbrugerprodukter og byggematerialer. Gennem disse målinger og ved at zoome ind på den molekylære skala med supercomputersimuleringsmodeller, de afslørede tilstedeværelsen af ​​denne bløde, gummiagtigt lag og hvordan det kan kontrolleres. Dette gennembrud kunne pege på at finde det "sweet spot" for vigtige egenskaber såsom vedhæftning og ridsefasthed, selv på stive overflader.

Teorien ligner den moderne forståelse af, hvad der gør skøjteløb muligt. Det øverste molekylære lag af skøjtebanen fungerer som vand, selv når skøjtebanen er frossen, tillader skøjter at glide over overfladen. Ellers, det ville ikke være muligt.