Din nästa nya pryl kan vara starkare än stål

Nyckel takeaways

• Ett nytt, extremt tufft material kan förvandla bärbara datorer och annan personlig elektronik.
• Materialet som kallas 2DPA-1 är så starkt att det kanske till och med kan stödja en byggnad.
• Andra nya material kan skapa sensorer som låter våra telefoner veta mer om vår omgivande miljö.

Bärbara datorer och andra prylar kan snart bli mycket lättare och starkare. MIT-forskare har skapat ett nytt material lika lätt som plast och starkt som stål. Materialet, som kallas 2DPA-1, är en typ av polyaramid som kan tillverkas i industriell skala. Det är det senaste i en våg av innovativa material som kan förändra personlig elektronik. ”Det finns många problem som löses av nya material,” sa Terry Gilton, en materialexpert som är partner på det tekniska riskkapitalföretaget Celesta Capital, till Lifewire i en e-postintervju. ”Föreställ dig skärmar som är tillräckligt små för att passa i ett par solglasögon som kommer att kunna visa dig allt du för närvarande kan se på din telefonskärm.”

Självmontering

MIT:s nya material är en tvådimensionell polymer som självmonterar till ark, till skillnad från alla andra polymerer, som bildar endimensionella, spagettiliknande kedjor. Forskare trodde att det var omöjligt att få polymerer att bilda 2D-ark förrän nu. Ett sådant material kan användas som en lätt, hållbar beläggning för bildelar eller mobiltelefoner, eller som byggmaterial för broar eller andra strukturer, säger Michael Strano, professor i kemiteknik vid MIT och seniorförfattaren till den nya studien.

”Vi brukar inte tänka på plast som något som du kan använda för att stödja en byggnad, men med det här materialet kan du möjliggöra nya saker”, sa han i pressmeddelandet. Forskarna fann att det nya materialets elasticitetsmodul – ett mått på hur mycket kraft som krävs för att deformera ett material – är mellan fyra och sex gånger större än för skottsäkert glas. De fann också att dess sträckgräns, eller hur mycket kraft som krävs för att bryta materialet, är dubbelt så hög som stål, även om materialet bara har ungefär en sjättedel av stålets densitet. I pressmeddelandet sa Matthew Tirrell, dekanus för Pritzker School of Molecular Engineering vid University of Chicago, som inte var involverad i studien, att den nya tekniken ”förkroppsligar en del mycket kreativ kemi för att göra dessa bundna 2D-polymerer.” En annan viktig egenskap hos 2DPA-1 är att den är ogenomtränglig för gaser. Medan andra polymerer är gjorda av lindade kedjor med luckor som tillåter gaser att sippra igenom, är det nya materialet tillverkat av monomerer som låser ihop som LEGOs, och molekyler kan inte komma mellan dem. ”Detta kan tillåta oss att skapa ultratunna beläggningar som helt kan förhindra att vatten eller gaser kommer igenom,” sa Strano. ”Denna typ av barriärbeläggning kan användas för att skydda metall i bilar och andra fordon, eller stålkonstruktioner.” ”Vi brukar inte tänka på plast som något som du kan använda för att stödja en byggnad…”

Nya material

MIT-upptäckten är bara ett av många material som snart kan bli tillgängliga för att förbättra prylar. Till exempel kommer nya nanopartikelversioner av olika metaller som titan att göra 3D-utskrift av metallkomponenter snabbare och billigare, sa Gilton. Denna ”tillsatstillverkning” med hjälp av metaller revolutionerar tillverkningen. Ny skärmteknik som kvantprickar kan ersätta nuvarande material som används för bildskärmar och skärmar, påpekade Gilton. ”De är bättre på att filtrera ljus och visar bättre färger baserat på nya föreningar,” tillade han. Andra innovativa material kan skapa sensorer som låter våra telefoner veta mer om vår omgivande miljö, sa Gilton. Till exempel, unika polymerer som förändras när de absorberar vissa gaser tillåter praktiskt skapande av en elektronisk ”näsa” på ett chip. Företag undersöker nya tekniker för byggmaterial som kommer att göra det möjligt att konstruera chips med atomär precision, sa Casper van Oosten, vd och chef för affärsområdet för Intermolecular, ett företag av Merck KGaA, Darmstadt, Tyskland, till Lifewire via e-post. Materialen byggs atom för atom för att potentiellt göra billigare, snabbare och mer energieffektiva datorchips. ”Konsumenterna kommer att se detta tillbaka i explosionen av ”smarta” eller ”intelligenta” enheter runt omkring oss, från självkörande bilar till AR/VR-glasögon som ersätter våra vanliga Zoom-samtal,” sa han.