研究人员推出了一种由第一个二维机械互锁聚合物制成的超强纳米级材料。这种材料在分子水平上类似于中世纪的锁子甲，可用于防弹衣。

新型二维机械互锁聚合物的图示。 （图片来源：西北大学再生纳米医学中心 Mark Seniw）

化学家发明了一种新材料，可能成为防弹衣的未来——锁子甲。但这并不是中世纪的重头戏;科学家们说，这种新的超强材料是由在纳米尺度上互锁的分子组成的。

研究人员将分子线像链中的链节一样融合在一起，创造了世界上第一个二维机械互锁材料 （2D MIM） 的片材，该材料具有长度和宽度。研究人员在 1 月 16 日发表在《科学》杂志上的这项研究中报告说，这种材料每平方厘米含有 100 万亿个化学键（约每平方英寸 650 万亿个），这是有史以来达到的最高机械键密度。

该研究的作者将少量这种材料添加到一种名为 Ultem 的坚韧塑料材料中，该材料也是由分子链制成的。Ultem 已经非常强大，但在 2D MIM 后变得更加强大。这项研究最终可以用于防弹衣，部分资金来自政府的国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency）。

2D MIM 材料由互锁聚合物制成，这些聚合物是较小分子的长链，称为单体。声明称，该团队将 X 形单体的线条排列成晶体结构，这些晶体结构一起反应，使单体的末端与其他单体的末端结合。

每个单体的 X 形都留下了间隙，研究人员可以在这些间隙中编织这些分子构建单元的额外线条，从而在晶体内形成互锁的 2D 聚合物层。然后，科学家们溶解了晶体以取回互锁的聚合物。

聚合物形成后，没有一大堆东西将结构固定在一起，”Dichtel 说。“所以，当我们把它放在溶剂中时，晶体会溶解，但每个 2D 层都保持在一起。我们可以操纵这些单独的表格。

为了测试他们的新材料，研究人员用 97.5% 的 Ultem 纤维和 2.5% 的 2D MIM 制造了复合材料。根据这项研究，少量的互锁 2D 聚合物使 Ultem 纤维变形所需的力增加了 45%，Ultem 可以承受的应力增加了 22%。

“我们还有很多分析要做，但我们可以说它提高了这些复合材料的强度，”Dichtel 说。“我们测量过的几乎所有房产在某种程度上都是非凡的。”