Ти пам'ятаєш меламін? Це сумнозвісна «добавка до сухого молока», але, як не дивно, її можна «перетворити».

2 лютого в провідному міжнародному науковому журналі Nature було опубліковано дослідницьку статтю, в якій стверджувалося, що з меламіну можна зробити матеріал, твердіший за сталь і легший за пластик, що здивувало людей. Стаття була опублікована командою під керівництвом відомого вченого-матеріалознавця Майкла Страно, професора кафедри хімічної інженерії Массачусетського технологічного інституту, а першим автором був докторант Ювей Цзен.

Як повідомляється, вони назвалиматеріал ввиготовлений з меламіну 2DPA-1, двовимірного полімеру, який самостійно збирається в листи, утворюючи менш щільний, але надзвичайно міцний високоякісний матеріал, на який подано два патенти.

Меламін, широко відомий як диметиламін, являє собою білий моноклінний кристал, схожий на молоко.

Меламін несмачний і слаборозчинний у воді, а також у метанолі, формальдегіді, оцтовій кислоті, гліцерині, піридині тощо. Він нерозчинний в ацетоні та ефірі. Це шкідливо для людського організму, і як Китай, так і ВООЗ вказали, що меламін не слід використовувати в харчовій промисловості чи харчових добавках, але насправді меламін все ще дуже важливий як хімічна сировина та будівельна сировина, особливо у фарбах, лаках, пластини, клеї та інші продукти мають багато застосувань.

Молекулярна формула меламіну - C3H6N6, а молекулярна маса - 126,12. За його хімічною формулою ми можемо знати, що меламін містить три елементи, вуглець, водень і азот, і містить структуру вуглецевих і азотних кілець, і вчені з Массачусетського технологічного інституту виявили в своїх експериментах, що ці мономери молекул меламіну можуть рости у двох вимірах за належних умов. умов, і водневі зв’язки в молекулах будуть закріплені разом, роблячи їх постійними. Водневі зв’язки в молекулах будуть фіксуються разом, утворюючи форму диска в постійному стосуванні, як і гексагональна структура, утворена двовимірним графеном, і ця структура є дуже стабільною та міцною, тому меламін перетворюється на високоякісний двовимірний лист, який називається поліамідом у руками вчених.

За словами Страно, матеріал також нескладний у виробництві, і його можна виробляти спонтанно в розчині, з якого пізніше можна видалити плівку 2DPA-1, забезпечуючи простий спосіб виготовлення надзвичайно міцного, але тонкого матеріалу у великих кількостях.

Дослідники виявили, що новий матеріал має модуль пружності, міру сили, необхідної для деформації, у чотири-шість разів більший, ніж у куленепробивного скла. Вони також виявили, що, незважаючи на одну шосту щільність полімеру, він має вдвічі більшу межу текучості, тобто силу, необхідну для розриву матеріалу.

Ще однією важливою властивістю матеріалу є його повітронепроникність. У той час як інші полімери складаються зі скручених ланцюгів із проміжками, через які може виходити газ, новий матеріал складається з мономерів, які злипаються разом, як кубики Lego, і молекули не можуть потрапити між ними.

Це дозволяє нам створювати надтонкі покриття, які повністю стійкі до проникнення води чи газу», — повідомили вчені. Цей тип бар’єрного покриття можна використовувати для захисту металів в автомобілях та інших транспортних засобах або сталевих конструкціях».

Зараз дослідники детальніше вивчають, як із цього конкретного полімеру можна сформувати двовимірні листи, і намагаються змінити його молекулярний склад, щоб створити інші види нових матеріалів.

Зрозуміло, що цей матеріал дуже бажаний, і якщо його можна буде масово виробляти, це може принести серйозні зміни в автомобільну, аерокосмічну та балістичну галузі захисту. Особливо в галузі транспортних засобів на новій енергії, хоча багато країн планують відмовитися від транспортних засобів, що працюють на паливі, після 2035 року, але поточний асортимент автомобілів на новій енергії все ще є проблемою. Якщо цей новий матеріал можна використовувати в галузі автомобілебудування, це означає, що вага транспортних засобів з новою енергією буде значно зменшена, але також зменшаться втрати потужності, що опосередковано покращить діапазон транспортних засобів з новою енергією.