Kommer du ihåg melamin? Det är det ökända "mjölkpulvertillsatsen", men överraskande nog kan det vara "omvandlat".

Den 2 februari publicerades en forskningsartikel i Nature, den ledande internationella vetenskapliga tidskriften, som hävdade att melamin kan göras till ett material som är hårdare än stål och lättare än plast, till människors stora förvåning. Artikeln publicerades av ett team lett av den välkände materialforskaren Michael Strano, professor vid institutionen för kemiteknik vid Massachusetts Institute of Technology, och den första författaren var postdoktor Yuwei Zeng.

De namngav enligt uppgiftmaterial iTillverkad av melamin 2DPA-1, en tvådimensionell polymer som självmonteras till ark för att bilda ett mindre tätt men extremt starkt, högkvalitativt material, för vilket två patent har lämnats in.

Melamin, allmänt känt som dimetylamin, är en vit monoklinisk kristall som liknar mjölkp

Melamin är smaklöst och något lösligt i vatten, men även i metanol, formaldehyd, ättiksyra, glycerin, pyridin etc. Det är olösligt i aceton och eter. Det är skadligt för människokroppen, och både Kina och WHO har specificerat att melamin inte bör användas i livsmedelsbearbetning eller livsmedelstillsatser, men faktum är att melamin fortfarande är mycket viktigt som kemisk råvara och konstruktionsråvara, särskilt i färger, lacker, plattor, lim och andra produkter med många användningsområden.

Melamins molekylformel är C3H6N6 och molekylvikten är 126,12. Genom dess kemiska formel kan vi veta att melamin innehåller tre element, kol, väte och kväve, och har strukturen av kol- och kväveringar. Forskare vid MIT fann i sina experiment att dessa melaminmolekyler, monomerer, kan växa i två dimensioner under rätt förhållanden, och vätebindningarna i molekylerna kommer att vara fixerade tillsammans, vilket gör att de bildar en skivform i konstant stapling, precis som den hexagonala strukturen som bildas av tvådimensionell grafen. Denna struktur är mycket stabil och stark, så melamin omvandlas i forskares händer till ett högkvalitativt tvådimensionellt ark som kallas polyamid.

Materialet är också okomplicerat att tillverka, sa Strano, och kan produceras spontant i lösning, från vilken 2DPA-1-filmen senare kan tas bort, vilket ger ett enkelt sätt att tillverka det extremt tuffa men tunna materialet i stora mängder.

Forskarna fann att det nya materialet har en elasticitetsmodul, ett mått på den kraft som krävs för att deformera, som är fyra till sex gånger större än den hos skottsäkert glas. De fann också att trots att det är en sjättedel så tätt som stål, har polymeren dubbelt så hög sträckgräns, det vill säga den kraft som krävs för att bryta materialet.

En annan viktig egenskap hos materialet är dess lufttäthet. Medan andra polymerer består av tvinnade kedjor med mellanrum där gas kan läcka ut, består det nya materialet av monomerer som klibbar ihop som Lego-klossar och molekyler kan inte komma mellan dem.

Detta gör att vi kan skapa ultratunna beläggningar som är helt resistenta mot vatten- eller gaspenetration”, sa forskarna. Denna typ av barriärbeläggning skulle kunna användas för att skydda metaller i bilar och andra fordon eller stålkonstruktioner.

Nu studerar forskarna mer i detalj hur just denna polymer kan formas till tvådimensionella ark och försöker ändra dess molekylära sammansättning för att skapa andra typer av nya material.

Det är tydligt att detta material är mycket önskvärt, och om det kan massproduceras skulle det kunna medföra stora förändringar inom fordons-, flyg- och rymdfarts- och ballistiska skyddsområden. Särskilt inom området för nya energifordon, även om många länder planerar att fasa ut bränslefordon efter 2035, är det nuvarande utbudet av nya energifordon fortfarande ett problem. Om detta nya material kan användas inom fordonsindustrin innebär det att vikten på nya energifordon kommer att minskas kraftigt, men också att effektförlusten minskar, vilket indirekt kommer att förbättra räckvidden för nya energifordon.