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據(jù)外媒報道，麻省理工學院(MIT)的一個團隊開發(fā)出一種輕質聚合物薄膜，可用作太陽能電池板的保護涂層，因為它幾乎無法穿透氣體分子。
在實驗室測試條件下發(fā)現(xiàn)，這種納米級厚度的聚合物能夠完全排斥氮氣以及其他氣體。這與傳統(tǒng)聚合物不同，傳統(tǒng)聚合物由于分子間連接松散，存在微小的縫隙，氣體可以通過這些縫隙。
該實驗室研發(fā)的新型材料2DPA-1是一種二維聚合物，它利用氫鍵自組裝成分子片層。其結構單元為三聚氰胺，三聚氰胺由碳原子和氮原子組成的環(huán)狀結構構成，可在二維空間中擴展并形成納米級圓盤。
2DPA-1 與以往的聚合物不同，其圓盤層層堆疊，層間通過氫鍵連接，從而使結構堅固穩(wěn)定。麻省理工學院聲稱，這種聚合物比鋼更堅固，但密度只有鋼的六分之一。
麻省理工學院的研究將 2DPA-1 暴露于氦氣、氬氣、氧氣、甲烷和六氟化硫中，發(fā)現(xiàn)它對這些氣體的滲透性至少是任何其他現(xiàn)有聚合物的 1/10,000，使其幾乎與石墨烯一樣不透水。
科學家們一直致力于開發(fā)石墨烯涂層，以保護太陽能電池免受腐蝕，但石墨烯薄膜的大規(guī)模生產(chǎn)一直面臨挑戰(zhàn)，因為這種薄膜無法涂覆在表面上。麻省理工學院研發(fā)的2DPA-1聚合物由于其層狀圓盤間強大的氫鍵作用，易于粘附，因此可能成為一種有價值的替代方案。
在發(fā)表于《Nature》雜志上的研究論文“A molecularly impermeable polymer from two-dimensional polyaramids”中，研究團隊證明，60納米厚的薄膜可以將鈣鈦礦晶體的壽命延長數(shù)周，而添加更厚的涂層可以提供更長時間的保護。
“使用這種不透水的涂層，可以保護橋梁、建筑物、鐵路等基礎設施——基本上可以保護任何暴露在外的外部環(huán)境，”麻省理工學院化學工程教授Michael Strano評論道。
“通常情況下，聚合物對氣體具有一定的滲透性，但本文報道的聚芳酰胺在具有工業(yè)相關性的條件下對大多數(shù)氣體的滲透性要低幾個數(shù)量級，”西北大學化學與化學和生物工程系教授George Schatz解釋說。
