Помните меламин? Это печально известная «добавка к сухому молоку», но, как ни странно, ее можно «преобразовать».

2 февраля в Nature, ведущем международном научном журнале, была опубликована исследовательская работа, в которой утверждается, что меламин можно превратить в материал, который тверже стали и легче пластика, к большому удивлению людей. Работа была опубликована группой под руководством известного специалиста по материалам Майкла Страно, профессора кафедры химической инженерии Массачусетского технологического института, а первым автором был научный сотрудник Ювэй Цзэн.

Сообщается, что они назвалиматериал вполученный из меламина 2DPA-1, двумерного полимера, который самоорганизуется в листы, образуя менее плотный, но чрезвычайно прочный, высококачественный материал, на который поданы два патента.

Меламин, широко известный как диметиламин, представляет собой белый моноклинный кристалл, похожий на молочный порошок.

Меламин безвкусен и слабо растворим в воде, а также в метаноле, формальдегиде, уксусной кислоте, глицерине, пиридине и т. д. Он нерастворим в ацетоне и эфире. Он вреден для человеческого организма, и Китай и ВОЗ указали, что меламин не следует использовать в пищевой промышленности или в качестве пищевых добавок, но на самом деле меламин по-прежнему очень важен как химическое сырье и строительное сырье, особенно в красках, лаках, пластинах, клеях и других продуктах, имеющих множество применений.

Молекулярная формула меламина - C3H6N6, а молекулярный вес - 126,12. Благодаря его химической формуле мы можем узнать, что меламин содержит три элемента: углерод, водород и азот, и содержит структуру углеродных и азотных колец, и ученые из Массачусетского технологического института обнаружили в своих экспериментах, что эти мономеры молекул меламина могут расти в двух измерениях при соответствующих условиях, и водородные связи в молекулах будут зафиксированы вместе, делая его постоянным Водородные связи в молекулах будут зафиксированы вместе, делая его формировать форму диска в постоянной укладке, точно так же, как гексагональная структура, образованная двумерным графеном, и эта структура очень стабильна и прочна, поэтому меламин превращается в высококачественный двумерный лист, называемый полиамидом, в руках ученых.

По словам Страно, материал также прост в производстве и может быть получен спонтанно в растворе, с которого впоследствии можно удалить пленку 2DPA-1, что обеспечивает простой способ производства чрезвычайно прочного, но тонкого материала в больших количествах.

Исследователи обнаружили, что новый материал имеет модуль упругости, меру силы, необходимой для деформации, который в четыре-шесть раз больше, чем у пуленепробиваемого стекла. Они также обнаружили, что, несмотря на то, что он в шесть раз плотнее стали, полимер имеет вдвое больший предел текучести, или силу, необходимую для разрушения материала.

Еще одним ключевым свойством материала является его воздухонепроницаемость. В то время как другие полимеры состоят из скрученных цепей с зазорами, через которые может выходить газ, новый материал состоит из мономеров, которые склеиваются, как кубики Lego, и молекулы не могут попасть между ними.

«Это позволяет нам создавать сверхтонкие покрытия, которые полностью устойчивы к проникновению воды или газа», — заявили ученые. Этот тип барьерного покрытия может быть использован для защиты металлов в автомобилях и других транспортных средствах или стальных конструкциях».

Теперь исследователи более подробно изучают, как этот конкретный полимер можно сформировать в двумерные листы, и пытаются изменить его молекулярный состав, чтобы создать другие типы новых материалов.

Очевидно, что этот материал крайне востребован, и если его можно будет производить массово, он может принести серьезные изменения в области автомобилестроения, космонавтики и баллистической защиты. Особенно в области новых энергетических транспортных средств, хотя многие страны планируют поэтапно отказаться от транспортных средств на топливе после 2035 года, но текущий запас хода новых энергетических транспортных средств все еще остается проблемой. Если этот новый материал можно будет использовать в области автомобилестроения, это означает, что вес новых энергетических транспортных средств будет значительно снижен, а также снизятся потери мощности, что косвенно улучшит запас хода новых энергетических транспортных средств.