Традиционные полимеры пропускают газы, поскольку состоят из молекул, которые соединены друг с другом не плотно. Молекулы газа просачиваются сквозь оставшиеся зазоры. Новый двумерный полимер практически непроницаем благодаря тому, как его слои нанесены друг на другом, сообщает MIN News.

Первый вариант двумерного полимера команда профессора Майкла Страно из Массачусетского технологического института изготовила в 2022 году. Это был 2D-полиарамид, который самоорганизуется в молекулярные листы с помощью водородных связей. Наложенные друг на друга слои удерживаются водородными связями, так что вся структура становится очень стабильной и прочной. После трех лет экспериментов ученые добились того, чтобы полимер 2DPA-1 стал практически непроницаемым.

«Тот факт, что они могут упаковываться в плоскую форму, означает, что между двумерными дисками нет никакого объема, и это необычно. У других полимеров между одномерными цепями все еще сохраняется пространство, поэтому большинство полимерных пленок пропускают хотя бы немного газа», — сказал Страно.

Помимо азота, исследователи также подвергли полимер воздействию гелия, аргона, кислорода, метана и гексафторида серы. Они обнаружили, что проницаемость 2DPA-1 для этих газов составляет не менее 1/10 000 от проницаемости любого другого существующего полимера. Это делает его почти таким же проницаемым, как графен, через который газы вообще не проходят.

Разработка графеновых покрытий в качестве барьера для предотвращения коррозии в солнечных батареях и других устройствах уже ведется. Однако масштабирование производства графеновых пленок — трудный процесс, в основном потому, что их невозможно просто нанести на поверхность. Полимер 2DPA-1, наоборот, легко приклеивается благодаря прочным водородным связям между слоями дисков.

Испытания показали, что слой толщиной 60 нм может продлить срок службы кристалла перовскита на несколько недель. Перовскиты обещают стать недорогими и легкими материалами для солнечных батарей, но они, как правило, разрушаются гораздо быстрее, чем кремний. Пленка толщиной 60 нм продлевает срок службы перовскита примерно до трех недель, а более толстое покрытие обеспечит еще более длительную защиту.

Полимеры, синтезированные недавно учеными из Литвы, относятся к классу витримеров, соединению, сочетающему свойства термопластичности и термореактивности. Они могут найти применение в различных областях, где важны чистота, точность и долговечность.