Ακολουθώντας παρόμοια διαδικασία δημιουργίας των μαργαριταριών στα θαλασσινά κοχύλια, ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν κατασκεύασαν μια νέα συνεκτική πλαστική δομή, η οποία είναι αντικειμενικά, τόσο ανθεκτική, όσο περίπου το ατσάλι, αλλά μερικά από τα ισχυρά πλεονεκτήματα του είναι για παράδειγμα ότι είναι κατά πολύ ελαφρύτερο και διαφανές.
Η νέα πλαστική δομή αποτελείται από αργιλώδεις στιβάδες και από ένα διαλυτό πολυμερές το οποίο διαθέτει μοριακή δομή παρόμοια με αυτή της άσπρης κόλλας.
Ο καθηγητής Μηχανικής Nicholas Kotov απέδωσε τον τίτλο «πλαστικό ατσάλι» στο νέο υλικό ωστόσο πολλοί υποστηρίζουν ότι ο τίτλος αυτός δεν είναι ακόμα αντιπροσωπευτικός του υλικού.
Εν τούτοις υποστηρίζεται ότι η περαιτέρω επεξεργασία του υλικού θα μπορούσε να βρει εφαρμογή σε ελαφρύτερες, πιο ανθεκτικές στολές για τις ένοπλες δυνάμεις και τα στρατιωτικά οχήματα.
Το νέο υλικό θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί σε μικροηλεκτρομηχανικές διατάξεις, σε συστήματα μικρο-ροής, σε συστήματα ανίχνευσης και σε μη επανδρωμένα αεροσκάφη.
Ο Kotov και άλλα μέλη της ομάδας από το πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν συμμετείχαν στην συγγραφή μιας έκθεσης για το νέο υλικό, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science.
Οι επιστήμονες έλυσαν το μεγαλύτερο από τα προβλήματα που απασχολούσε τους μηχανικούς και τους ερευνητές εδώ και δεκαετίες. Τα μεμονωμένα δομικά στοιχεία στην νανοκλίμακα, όπως οι νανοσωλήνες και άλλα νανοσωματίδια είναι εξαιρετικά ισχυρά.
Ωστόσο μεγαλύτερες δομές οι οποίες αποτελούνται από πολλά συνδεδεμένα δομικά νανοσωματίδια ήταν συγκριτικά πιο αδύναμες, μέχρι σήμερα!
«Κατά τη διάρκεια της κατασκευής ενός πολυμερούς, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να μεταφέρουν την ισχύ κάθε μεμονωμένου νανοστοιχείου σε ολόκληρο το υλικό,» σχολιάζει ο Kotov.
«Μετά από τη μελέτη αποδείξαμε ότι η ιδανική μεταφορά της ισχύς των νανοστοιχείων σε ένα πολυμερές είναι εφικτή.»
Οι ερευνητές δημιούργησαν αυτό το νέο συνεκτικό πλαστικό με ένα μηχάνημα που ανέπτυξαν και έχει ως σκοπό την κατασκευή υλικών στην νανοκλίμακα.
Ο ρομποτικός αυτός μηχανισμός αποτελείται από ένα βραχίονα ο οποίος χρησιμεύει για την επιλογή φιαλιδίων από διαφορετικά υγρά. Σε συγκεκριμένη περίπτωση, ο βραχίονας μαζί με ένα κομμάτι από γυαλί σε μικροσκοπικό μέγεθος χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του νέου υλικού.
Το γυαλί βυθίστηκε σε ένα διάλυμα πολυβινυλικής αλκοόλης και στη συνέχεια σε ένα υγρό στο οποίο είχαν διαλυθεί στιβάδες με προσθήκη πηλού. Μετά από την αποξήρανση, η προηγούμενη διαδικασία πραγματοποιήθηκε ξανά. Χρειάστηκαν περίπου 300 στιβάδες από κάθε στοιχείο για την δημιουργία μιας δομής τόσο λεπτής όσο ένα πλαστικό κάλυμμα.
Η λεγόμενη mother-of-pearl διαδικασία που λαμβάνει χώρα κατά την δημιουργία ενός μαργαριταριού, ασβεστούχος λαμπερή διαμόρφωση στο σώμα ενός μαλακίου, ομοιάζει αρκετά με την μέθοδο που χρησιμοποίησαν οι επιστήμονες για την κατασκευή του νέου πλαστικού.
Η συμβολή του πολυμερούς που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα, το οποίο ήταν η πολυβινυλική αλκοόλη, ήταν τεράστια. Η πολυβινυλική αλκοόλη αλλά και τα στοιχεία πηλού που χρησιμοποιήθηκαν επέτρεψαν την δημιουργία υδρογονικών δεσμών, οι οποίοι όπως αναφέρει ο Kotov μπορούν να αναδομηθούν πολύ εύκολα.
Όπως αναφέρει ο Kotov η ισχυρή σύνδεση αλλά και η διάταξη των δομικών στοιχείων του υλικού είναι ένας από τους λόγους της ανθεκτικότητας του νέου υλικού το οποίο πρόκειται να βρει εξαιρετικές εφαρμογές.
