Emlékszel a melaminra? Ez a hírhedt „tejpor-adalékanyag”, de meglepő módon „átalakítható”.

Február 2-án a Nature-ben, a vezető nemzetközi tudományos folyóiratban jelent meg egy kutatási cikk, amely azt állítja, hogy a melaminból – az emberek nagy meglepetésére – olyan anyag készíthető, amely keményebb, mint az acél, és könnyebb, mint a műanyag. A cikket a neves anyagtudós, Michael Strano, a Massachusetts Institute of Technology vegyészmérnöki tanszékének professzora vezette kutatócsoport publikálta, az első szerző pedig Yuwei Zeng posztdoktori ösztöndíjas volt.

Állítólag úgy nevezték el, hogyanyagban2DPA-1 melaminból szellőzik, amely egy kétdimenziós polimer, amely önmagától lemezekké áll össze, így egy kevésbé sűrű, mégis rendkívül erős, kiváló minőségű anyagot képez, amelyre két szabadalmat nyújtottak be.

A melamin, közismert nevén dimetil-amin, egy fehér monoklin kristály, amely hasonlít a tejsavóhoz.

A melamin íztelen és vízben, de metanolban, formaldehidben, ecetsavban, glicerinben, piridinben stb. is oldódik. Acetonban és éterben nem oldódik. Káros az emberi szervezetre, és mind Kína, mind a WHO előírta, hogy a melamint nem szabad élelmiszer-feldolgozásban vagy élelmiszer-adalékanyagokban használni, de valójában a melamin továbbra is nagyon fontos vegyipari és építőipari alapanyag, különösen festékekben, lakkokban, lemezekben, ragasztókban és egyéb termékekben, és számos alkalmazási területe van.

A melamin molekulaképlete C3H6N6, molekulatömege pedig 126,12. Kémiai képletéből megtudhatjuk, hogy a melamin három elemet tartalmaz: szenet, hidrogént és nitrogént, és szén- és nitrogéngyűrűs szerkezetet tartalmaz. Az MIT tudósai kísérleteik során azt találták, hogy ezek a melamin molekulák monomerjei megfelelő körülmények között két dimenzióban növekedhetnek, és a molekulákban lévő hidrogénkötések egymáshoz rögzülnek, így állandó szerkezetben korong alakot alkotnak, akárcsak a kétdimenziós grafén által alkotott hatszögletű szerkezet, és ez a szerkezet nagyon stabil és erős, így a melamin a tudósok kezében egy kiváló minőségű kétdimenziós lemezzé, poliamiddá alakul.

Az anyag gyártása is egyszerű, mondta Strano, és spontán módon előállítható oldatban, amelyből később a 2DPA-1 film eltávolítható, így egyszerűen előállítható a rendkívül kemény, mégis vékony anyag nagy mennyiségben.

A kutatók azt találták, hogy az új anyag rugalmassági modulusa, amely az alakváltozáshoz szükséges erő mértéke, négyszerese a golyóálló üvegének. Azt is megállapították, hogy annak ellenére, hogy hatodrésze az acélnak, a polimer folyáshatára, vagyis az anyag töréséhez szükséges erő kétszerese.

Az anyag egy másik kulcsfontosságú tulajdonsága a légmentes zárás. Míg más polimerek csavart láncokból állnak, amelyekben résekben gáz távozhat, az új anyag olyan monomerekből áll, amelyek a Lego kockákhoz hasonlóan összetapadnak, és a molekulák nem tudnak közéjük jutni.

„Ez lehetővé teszi számunkra, hogy ultravékony bevonatokat hozzunk létre, amelyek teljesen ellenállnak a víz vagy a gáz behatolásának” – mondták a tudósok. Ez a fajta védőbevonat felhasználható fémek védelmére autókban és más járművekben, vagy acélszerkezetekben.”

A kutatók most azt vizsgálják, hogyan lehet ezt a polimert részletesebben kétdimenziós lemezekké alakítani, és megpróbálják megváltoztatni a molekuláris összetételét, hogy más típusú új anyagokat hozzanak létre.

Egyértelmű, hogy ez az anyag rendkívül kívánatos, és ha tömeggyártásra kerül, jelentős változásokat hozhat az autóiparban, a repülőgépiparban és a ballisztikus védelem területén. Különösen az új energiahordozók területén, bár sok ország tervezi az üzemanyaggal működő járművek 2035 utáni fokozatos kivonását, a jelenlegi új energiahordozók kínálata továbbra is problémát jelent. Ha ez az új anyag felhasználható az autóiparban, az azt jelenti, hogy az új energiahordozók súlya jelentősen csökken, de a teljesítményveszteség is csökkenni fog, ami közvetve javítja az új energiahordozók hatótávolságát.