Husker du melamin? Det er det beryktede «melkepulvertilsetningsstoffet», men overraskende nok kan det være «transformert».

Den 2. februar ble en forskningsartikkel publisert i Nature, det ledende internasjonale vitenskapelige tidsskriftet, som hevdet at melamin kan lages til et materiale som er hardere enn stål og lettere enn plast, til folks store overraskelse. Artikkelen ble publisert av et team ledet av den anerkjente materialforskeren Michael Strano, professor ved Institutt for kjemiteknikk ved Massachusetts Institute of Technology, og den første forfatteren var postdoktor Yuwei Zeng.

De skal ha navngittmateriale iLaget av melamin 2DPA-1, en todimensjonal polymer som selvmonteres til ark for å danne et mindre tett, men ekstremt sterkt materiale av høy kvalitet, som det er innlevert to patenter for.

Melamin, ofte kjent som dimetylamin, er en hvit monoklin krystall som ligner på melkepasta.

Melamin er smakløst og litt løselig i vann, men også i metanol, formaldehyd, eddiksyre, glyserin, pyridin, osv. Det er uløselig i aceton og eter. Det er skadelig for menneskekroppen, og både Kina og WHO har spesifisert at melamin ikke skal brukes i matforedling eller tilsetningsstoffer i mat, men faktisk er melamin fortsatt svært viktig som kjemisk råmateriale og byggemateriale, spesielt i maling, lakk, plater, lim og andre produkter med mange bruksområder.

Molekylformelen til melamin er C3H6N6, og molekylvekten er 126,12. Gjennom den kjemiske formelen kan vi vite at melamin inneholder tre elementer: karbon, hydrogen og nitrogen, og inneholder strukturen til karbon- og nitrogenringer. Forskere ved MIT fant i sine eksperimenter at disse melaminmolekylene (monomerer) kan vokse i to dimensjoner under riktige forhold, og hydrogenbindingene i molekylene vil være festet sammen, slik at de danner en skiveform i konstant stabling, akkurat som den sekskantede strukturen dannet av todimensjonal grafen. Denne strukturen er veldig stabil og sterk. Melamin omdannes derfor til et høykvalitets todimensjonalt ark kalt polyamid i hendene på forskere.

Materialet er også ukomplisert å produsere, sa Strano, og kan produseres spontant i løsning, hvorfra 2DPA-1-filmen senere kan fjernes, noe som gir en enkel måte å lage det ekstremt tøffe, men tynne materialet i store mengder.

Forskerne fant ut at det nye materialet har en elastisitetsmodul, et mål på kraften som kreves for å deformere, som er fire til seks ganger større enn for skuddsikkert glass. De fant også ut at til tross for at det er en sjettedel så tett som stål, har polymeren dobbelt så stor flytegrense, eller kraften som kreves for å bryte materialet.

En annen viktig egenskap ved materialet er dets lufttetthet. Mens andre polymerer består av vridde kjeder med hull der gass kan slippe ut, består det nye materialet av monomerer som kleber seg sammen som Lego-klosser, og molekyler kan ikke komme mellom dem.

Dette lar oss lage ultratynne belegg som er fullstendig motstandsdyktige mot vann- eller gassgjennomtrengning, sa forskerne. Denne typen barrierebelegg kan brukes til å beskytte metaller i biler og andre kjøretøy eller stålkonstruksjoner.

Nå studerer forskerne mer detaljert hvordan denne spesielle polymeren kan formes til todimensjonale ark, og de prøver å endre dens molekylære sammensetning for å lage andre typer nye materialer.

Det er tydelig at dette materialet er svært ettertraktet, og hvis det kan masseproduseres, kan det føre til store endringer innen bilindustrien, luftfart og ballistisk beskyttelse. Spesielt innen nye energikjøretøyer, selv om mange land planlegger å fase ut drivstoffdrevne kjøretøy etter 2035, er det nåværende utvalget av nye energikjøretøyer fortsatt et problem. Hvis dette nye materialet kan brukes innen bilindustrien, betyr det at vekten til nye energikjøretøyer vil bli kraftig redusert, men også at effekttapet vil reduseres, noe som indirekte vil forbedre rekkevidden til nye energikjøretøyer.