Kan du huske melamin? Det er det berygtede "mælkepulvertilsætningsstof", men overraskende nok kan det være "transformeret".

Den 2. februar blev en forskningsartikel offentliggjort i Nature, det førende internationale videnskabelige tidsskrift, der hævdede, at melamin kan laves til et materiale, der er hårdere end stål og lettere end plastik, til folks store overraskelse. Artiklen blev udgivet af et team ledet af den anerkendte materialeforsker Michael Strano, professor ved Institut for Kemiteknik ved Massachusetts Institute of Technology, og den første forfatter var postdoc Yuwei Zeng.

De navngav angiveligtmateriale iUdført af melamin 2DPA-1, en todimensionel polymer, der selvsamles til ark og danne et mindre tæt, men ekstremt stærkt materiale af høj kvalitet, som der er indgivet to patenter for.

Melamin, almindeligvis kendt som dimethylamin, er en hvid monoklin krystal, der ligner mælkepasta.

Melamin er smagløst og tungt opløseligt i vand, men også i methanol, formaldehyd, eddikesyre, glycerin, pyridin osv. Det er uopløseligt i acetone og ether. Det er skadeligt for menneskekroppen, og både Kina og WHO har specificeret, at melamin ikke bør anvendes i fødevareforarbejdning eller som tilsætningsstoffer til fødevarer, men faktisk er melamin stadig meget vigtigt som kemisk råmateriale og byggeråmateriale, især i maling, lak, plader, klæbemidler og andre produkter med mange anvendelser.

Melamins molekylære formel er C3H6N6, og molekylvægten er 126,12. Gennem den kemiske formel kan vi vide, at melamin indeholder tre elementer, kulstof, hydrogen og nitrogen, og har en struktur af kulstof- og nitrogenringe. Forskere ved MIT fandt i deres eksperimenter, at disse melaminmolekyler (monomerer) kan vokse i to dimensioner under de rette forhold, og hydrogenbindingerne i molekylerne vil være fikseret sammen, hvilket får dem til at danne en skiveform i konstant stabling, ligesom den hexagonale struktur dannet af todimensionel grafen. Denne struktur er meget stabil og stærk, så melamin omdannes i forskernes hænder til et todimensionelt ark af høj kvalitet kaldet polyamid.

Materialet er også ukompliceret at fremstille, sagde Strano, og kan produceres spontant i opløsning, hvorfra 2DPA-1-filmen senere kan fjernes, hvilket giver en nem måde at fremstille det ekstremt hårde, men tynde materiale i store mængder.

Forskerne fandt ud af, at det nye materiale har et elasticitetsmodul, et mål for den kraft, der kræves for at deformere, der er fire til seks gange større end skudsikkert glas. De fandt også ud af, at polymeren, på trods af at være en sjettedel så tæt som stål, har dobbelt så stor flydespænding, eller den kraft, der kræves for at bryde materialet.

En anden vigtig egenskab ved materialet er dets lufttæthed. Mens andre polymerer består af snoede kæder med mellemrum, hvor gas kan slippe ud, består det nye materiale af monomerer, der klæber sammen som Lego-klodser, og molekyler kan ikke komme imellem dem.

"Dette giver os mulighed for at skabe ultratynde belægninger, der er fuldstændig modstandsdygtige over for vand- eller gasindtrængning," sagde forskerne. Denne type barrierebelægning kan bruges til at beskytte metaller i biler og andre køretøjer eller stålkonstruktioner.

Nu studerer forskerne mere detaljeret, hvordan denne specifikke polymer kan formes til todimensionelle ark, og de forsøger at ændre dens molekylære sammensætning for at skabe andre typer nye materialer.

Det er tydeligt, at dette materiale er yderst eftertragtet, og hvis det kan masseproduceres, kan det medføre store ændringer inden for bilindustrien, luftfart og ballistisk beskyttelse. Især inden for nye energikøretøjer, selvom mange lande planlægger at udfase brændstofdrevne køretøjer efter 2035, er det nuværende udvalg af nye energikøretøjer stadig et problem. Hvis dette nye materiale kan bruges inden for bilindustrien, betyder det, at vægten af ​​nye energikøretøjer vil blive reduceret kraftigt, men også at effekttabet vil blive reduceret, hvilket indirekte vil forbedre rækkevidden af ​​nye energikøretøjer.