新型“超级塑料”来了，你的手机、汽车、房子

塑料界的「超级英雄」来了。

《自然》杂志近日公布了一项被认为「不可能」的成果——

麻省理工学院的科学家研发了一种全新的材料，名为 2DPA-1，它比防弹玻璃还要强 4-6 倍，比钢材还要硬两倍，但密度只有钢材的 1/6。

最令人意外的是，它只有普通塑料那么轻。

图片来自：Fastcompany

也就是说，它极其坚固，又极其轻薄。

而且，它还很容易大批量生产。

这也就意味着，这种「超级塑料」离每个人都很近。

材料科学的革命性进步，对于各行各业都是颠覆性的改变。自然，也涵盖了我们生活的方方面面。

01 让「超级塑料」再飞一会

当它用在手机上——

作为轻质耐用涂层，它能让你的手机更加地耐磨耐摔。

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当它变成日常工具——

我们平时使用的塑料袋，就可以做成更多拉链式袋子反复利用，它还比布包、皮包都耐用。

在装一些特定物品时，更不用担心塑料袋随随便便就被捅破了。

图片来自：xxxlojel

当它用在汽车上——

作为制造汽车的材料，它可以让汽车更轻便，然后减少能耗，续航更久。

作为阻隔涂层，它可以保护汽车中的金属或钢结构，让汽车更加地长寿。

因为它的密度非常小，气体无法渗透，所以这种阻隔涂层还可以变成「油漆」或工业涂料，涂到家里的有需要的物品上， 防止它们氧化、生锈、腐烂。

就像一道天然的屏障。

这将是它首先在商业上最直接的应用。

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当它用在建筑物上——

这种「超级塑料」的性能优于钢铁等材料，无论是建桥梁还是建大楼，比起以往，都可以减少材料的使用。

同时，制造这种材料比制造玻璃和钢铁都更简单，就能减少更多能源消耗和人力成本。

也就是说，更加环保可持续了。

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当面向各行各业——

它可以变成盾牌、变成防弹衣，可以让警察出行更轻松又更安全；在航天器材上，同样可以减轻重量，又保证发射质量 ……

图片来自：《异星灾变》

可以想象，它强大的特性，还将用到我们衣食住行更多地方。

02「超级塑料」是如何炼成的？

「超级塑料」2DPA-1，是一种二维聚合物。

在此之前，聚合物通常都只能形成一维的结构。

我们日常的塑料、橡胶、玻璃都是聚合物，它们本质上是单个分子链，就像意大利面条一样平坦连接在一起，当它们的末端不断添加新分子，就会像烤箱里的蛋糕一样生长膨胀，然后变成三维的实物。

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这让它们可以很轻，但也暴露出了一个弱点——分子中间有间隙，气体能通过，所以不够坚硬。

这就是为什么当你用塑料袋装一袋辣条时，也能从外面闻到里面诱人的味道。

科学家们几十年来不断在尝试研究二维聚合物，但都失败了。

因为只要有一个单体不按规则活动，开始前后偏离左右旋转，那么片状结构就会被破坏，最后又会膨胀成一个「蓬松的蛋糕」。

这次，麻省理工的 Michael S. Strano 教授和他的同事们终于打破了局限。

他们通过一种化合物：三聚氰胺，创造出了这种新材料。

三聚氰胺有碳和氮环的结构，单体可以在二维上生长，形成圆盘，相互堆叠，各层之间的氢键稳定相连，结构就变得非常牢固。

就像操场上所有孩子排排坐，手拉手，然后靠在一起，又像乐高积木一样紧紧锁合，再也分不开。

于是，新的二维聚合物就诞生了。

这种高强度的材料不仅非常轻，还非常硬，比钢还硬。

因为单体牢牢锁在一起，所以气体和水分子都无法穿透，密闭性非常强，这也是为什么它能作为天然的屏障，密不透风。

再令人惊奇的是，这些聚合物会自行组装。

只需要溶液，单体就可以在其中自行堆叠成片状，人们可以直接增加材料，轻松合成更多复合材料。

所以，它就能被大规模制造。

现在，研究人员已经在进行涂料和膜的新应用，当进一步研究结构调整，还可以生产纳米过滤、气体分离的新一代聚合物。

文章来源：《塑料》 网址: http://www.slzzs.cn/zonghexinwen/2022/0210/1829.html