Inovasi Bahan Kaca Layar Gawai Lebih Kuat dari Kaca Anti-Peluru

Eggy
21 Februari 2022
Subscribe

Berita Baru, Amerika Serikat – Inovasi bahan yang seringan plastik namun lebih kuat dari baja dan 4–6 kali lebih sulit rusak daripada kaca antipeluru dapat segera digunakan untuk melindungi layar ponsel cerdas anda.

Dilansir dari Dailymail.co.uk, Zat yang dibuat oleh para ahli dari Massachussets Institute of Technology telah mencapai sesuatu yang sudah lama dianggap mustahil, yaitu polimerisasi dalam dua dimensi.

Polimerisasi adalah proses di mana atom-atom kecil yang disebut monomer bergabung bersama, biasanya membentuk rantai panjang seperti spageti yang disebut polimer.

Ini kemudian dapat dibentuk menjadi objek tiga dimensi seperti botol air, melalui cetakan injeksi.

Namun, para peneliti telah berhasil menciptakan bahan yang dapat dirakit sendiri menjadi lembaran dua dimensi yang lebih mirip lasagna daripada spageti.

Berita Terkait : Ilmuwan Menciptakan Robot Manikin Berjalan Pertama di Dunia yang dapat Berkeringat, Menggigil dan Bernapas Seperti Manusia

Lembaran ini, dijuluki poliaramid, ditumpuk di atas masing-masing dan disatukan oleh ikatan hidrogen yang kuat, membuat keseluruhan material menjadi sangat kokoh.

Selain meningkatkan casing ponsel, polimer juga dapat digunakan sebagai lapisan pelindung pada suku cadang mobil, atau sebagai bahan konstruksi skala besar.

The substance created by Massachussets Institute of Technology-led experts achieves something long thought impossible — polymerisation in two dimensions. Polymerisation is a process by which small atoms called 'monomers' are joined together, usually to form long, spaghetti-like chains called polymers. Pictured: a photograph of the team's polymer film shown stretched over a hole-riddled surface (the middle right hole is made in the film, too) — Zat yang dibuat oleh para ahli yang dipimpin oleh Massachussets Institute of Technology mencapai sesuatu yang lama dianggap mustahil — polimerisasi dalam dua dimensi. Polimerisasi adalah proses di mana atom-atom kecil yang disebut ‘monomer’ bergabung bersama, biasanya membentuk rantai panjang seperti spageti yang disebut polimer. Foto: foto film polimer tim yang dibentangkan di atas permukaan yang penuh lubang (lubang kanan tengah juga dibuat di film)

“Kami biasanya tidak menganggap plastik sebagai sesuatu yang dapat Anda gunakan untuk menopang sebuah bangunan, tetapi dengan bahan ini, Anda dapat mengaktifkan hal-hal baru,” kata Profesor Michael Strano, yang memimpin penelitian tersebut.

“Ini memiliki sifat yang sangat tidak biasa dan kami sangat senang tentang itu.”

Sudah lama dipikirkan bahwa polimer yang terbentuk dari lembaran dua dimensi dapat digunakan untuk membuat bahan yang sangat ringan.

Namun, penyelidikan selama beberapa dekade mengarah pada kesimpulan bahwa ini tidak mungkin, sebagian karena bagaimana hanya dibutuhkan satu monomer untuk memutar keluar dari bidang pertumbuhan lembaran agar semuanya kehilangan bentuk yang diinginkan.

Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti menggunakan senyawa yang disebut melamin, yang terdiri dari cincin karbon dan nitrogen, dan biasanya digunakan untuk membuat peralatan makan plastik.

Tim menemukan bahwa, di bawah kondisi yang tepat, monomer dalam melamin dapat digunakan untuk menumbuhkan cakram dua dimensi kecil yang bertumpuk satu sama lain, dengan setiap lapisan disatukan oleh ikatan hidrogen, membuatnya sangat kuat dan stabil.

Berita Terkait : Mengenai Headset AR Canggih dari Apple, New Vision Pro Seharga 52 Juta Rupiah

“Daripada membuat molekul seperti spageti, kita dapat membuat bidang molekul seperti lembaran, di mana kita mendapatkan molekul untuk menghubungkan diri mereka sendiri dalam dua dimensi,” kata Profesor Strano.

Bahan tersebut memiliki ‘modulus elastisitas’ atau ukuran gaya yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk suatu benda yaitu empat hingga enam kali lebih besar dari kaca antipeluru.

Sementara itu, gaya yang diperlukan untuk mematahkan polimer, yang dikenal sebagai kekuatan luluhnya, adalah dua kali lipat dari baja, meskipun hanya sekitar seperenam dari kerapatan logam.

Karena bahan tersebut dapat dirakit sendiri, dapat dengan mudah diproduksi dalam jumlah yang lebih besar hanya dengan menambah jumlah bahan awal, menurut tim.

The team found that, under the right conditions, the monomers in melamine can be used to grow tiny two-dimensional disks which stack on top of each other (as pictured), with each layer held together by hydrogen bonds, making it extremely strong and stable — Tim menemukan bahwa, di bawah kondisi yang tepat, monomer dalam melamin dapat digunakan untuk menumbuhkan piringan dua dimensi kecil yang bertumpuk satu sama lain (seperti yang digambarkan), dengan setiap lapisan disatukan oleh ikatan hidrogen, membuatnya sangat kuat dan stabil

'This mechanism happens spontaneously in solution, and after we synthesise the material, we can easily spin-coat thin films that are extraordinarily strong,' Professor Strano said. Pictured: a high-resolution atomic force microscopy image of the team's polymer film — ‘Mekanisme ini terjadi secara spontan dalam larutan, dan setelah kami mensintesis bahannya, kami dapat dengan mudah melapisi film tipis yang sangat kuat,’ kata Profesor Strano. Foto: gambar mikroskop kekuatan atom resolusi tinggi dari film polimer tim

“Dengan kemajuan ini, kami memiliki molekul planar yang akan lebih mudah dibentuk menjadi bahan yang sangat kuat tetapi sangat tipis,” kata Profesor Strano.

Bahan baru, yang disebut 2DPA-1, dikenal sebagai film poliaramida, dan dapat digunakan untuk melapisi bahan lain.

Tidak seperti polimer lain, yang rantai monomernya melingkar meninggalkan celah di antara mereka yang memungkinkan gas meresap, monomer 2DPA-1 mengunci rapat seperti batu bata LEGO, membuatnya cukup kedap air.

Berita Terkait : Gunakan Cara ini untuk Mengetes Seberapa Buruk Kualitas Udara Kota Anda Saat Ini

“Ini memungkinkan kita untuk membuat lapisan ultra-tipis yang dapat sepenuhnya mencegah air atau gas masuk,” jelas Profesor Strano.

'A strong amide–aromatic conjugation inhibits out-of-plane rotation; meanwhile, the interlayer hydrogen bonding […] can allow growing discs to absorb monomers from the solution and auto-template them onto 2D surfaces,' the researchers wrote. Pictured: the strong conjugation makes it more energetically favourable for the molecular discs to join along the same place — ‘Konjugasi amida-aromatik yang kuat menghambat rotasi di luar bidang; sementara itu, ikatan hidrogen antar lapisan […] dapat memungkinkan cakram yang tumbuh untuk menyerap monomer dari larutan dan membuat template otomatis ke permukaan 2D,’ tulis para peneliti. Digambarkan: konjugasi yang kuat membuatnya lebih menguntungkan bagi cakram molekuler untuk bergabung di tempat yang sama

“Lapisan penghalang semacam ini dapat digunakan untuk melindungi logam di mobil dan kendaraan lain, atau struktur baja.”

Para peneliti telah mengajukan dua paten pada proses untuk membuat materi baru mereka.

Tim sekarang sedang menyelidiki dengan tepat bagaimana polimer mereka dapat membentuk lembaran dua dimensi, untuk melihat apakah mereka dapat membuat jenis lain dari bahan baru dan berpotensi berguna.

Temuan lengkap dari penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Nature.