En banbrytande upptäckt från Northwestern University har introducerat ett nytt tvådimensionellt (2D) mekaniskt sammanflätat material, inspirerat av medeltida kedjeplåt, som lovar att revolutionera skyddsteknik. Materialet, som beskrivits i tidskriften Science, kombinerar exceptionell styrka med flexibilitet och kan bli nyckeln till lättviktsrustningar, ballistiska textilier och andra applikationer där hållfasthet är avgörande .
Materialets unika egenskaper
Materialet består av polymerer med 100 biljoner mekaniska bindningar per kvadratcentimeter – den högsta densiteten någonsin uppmätt för en sådan struktur . Dessa bindningar fungerar som länkarna i en kedjeplåt: när en kraft appliceras fördelas den över hela nätverket, vilket gör det extremt svårt att slita sönder materialet. ”För att riva itu det måste man bryta det på otaliga ställen samtidigt”, förklarar William Dichtel, professor i kemi vid Northwestern University och ledare för studien .
Materialet är inte bara starkt utan också flexibelt. Vid tester kunde det böjas och deformeras utan att knäckas, tack vare de mekaniska bindningarnas frihet att glida och rotera . Denna kombination av egenskaper gör det idealiskt för skydd som inte begränsar rörligheten.
Genombrott i tillverkningsteknik
En av de största utmaningarna inom polymerforskning har varit att skapa mekaniskt sammanflätade strukturer i stor skala. Tidigare metoder kunde endast producera små mängder, men Dichtels team utvecklade en skalbar process baserad på X-formade monomerer. Dessa byggstenar arrangerades i en kristallstruktur, där kemiska reaktioner skapade stabila mekaniska bindningar mellan molekylerna .
Madison Bardot, doktorand och studiens förstaförfattare, var arkitekten bakom denna metod. ”Det var en högriskidé som krävde att vi omprövade traditionella antaganden om molekylära reaktioner”, säger Dichtel . Resultatet blev en effektiv process som redan producerat över ett halvt kilogram av materialet – en betydande framsteg jämfört med tidigare försök .
Praktiska applikationer: Från ballistiska textilier till rymdteknik
För att testa materialets potential blandade forskare vid Duke University 2,5 % av det nya polymeret med Ultem, ett Kevlar-liknande material. Den resulterande kompositen visade en 45 % ökning i hållfasthet och 22 % högre motståndskraft mot deformation . Denna förbättring öppnar dörrar för användning i lättviktsvästar som erbjuder bättre skydd än traditionella material .
Utöver militära tillämpningar kan materialet användas inom:
- Biomedicinsk teknik: Flexibla men starka implantat eller robotiska hjälpmedel .
- Flyg- och rymdindustrin: Lättviktskomponenter som tål extrema förhållanden .
- Arkitektur: Slitstarka ytor eller flexibla byggmaterial .
Historisk kontext och framtida utmaningar
Upptäckten bygger på Sir Fraser Stoddarts pionjärarbete med mekaniska bindningar på 1980-talet – en insats som belönades med Nobelpriset i kemi 2016 . Dichtel, som tidigare arbetade i Stoddarts labb, lyckades nu överbrygga gapet mellan teoretiska molekylärmaskiner och praktiska material .
Trots framstegen återstår utmaningar. Forskare måste kartlägga materialets långtidshållbarhet och miljöpåverkan. ”Vi har precis börjat skrapa på ytan av dess möjligheter”, säger Liuchi Li, medförfattare och professor vid Princeton University .
Sammanfattning
Detta kedjeplåtsliknande material representerar ett paradigmskifte inom materialvetenskap. Genom att kombinera medeltida inspiration med nanoteknologi har forskare skapat ett skydd som inte bara är starkare utan också lättare och mer anpassningsbart än någonsin tidigare. Som Dichtel konstaterar: ”Varje egenskap vi mätt har varit exceptionell på något sätt” .
Källor
- Zhou, W. et al. ”3D polycatenated architected materials”. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr9713 .
- Bardot, M.I. et al. ”Mechanically interlocked two-dimensional polymers”. Science (2025). DOI: 10.1126/science.ads4968 .
- ”Chainmail-like material could be the future of armor”. Northwestern University News (2025). Länk .
- ”Medieval nanotech chainmail sports 100 trillion chemical bonds”. Live Science (2025). Länk .
- ”The Future of Armour? New Chainmail-Like Material Shows Promise”. Gadgets 360 (2025). Länk .
