Pamätáte si melamín? Je to neslávne známa „prísada do sušeného mlieka“, ale prekvapivo sa dá „transformovať“.

2. februára bol v časopise Nature, poprednom medzinárodnom vedeckom časopise, publikovaný výskumný článok, v ktorom sa na veľké prekvapenie ľudí tvrdí, že z melamínu sa dá vyrobiť materiál, ktorý je tvrdší ako oceľ a ľahší ako plast. Článok publikoval tím vedený renomovaným materiálovým vedcom Michaelom Stranom, profesorom na katedre chemického inžinierstva na Massachusetts Institute of Technology, a prvým autorom bol postdoktorand Yuwei Zeng.

Údajne ich pomenovalimateriál vodvetraný z melamínu 2DPA-1, dvojrozmerného polyméru, ktorý sa sám skladá do listov a vytvára tak menej hustý, ale extrémne pevný a vysoko kvalitný materiál, na ktorý boli podané dva patenty.

Melamín, bežne známy ako dimetylamín, je biely monoklinický kryštál, ktorý vyzerá podobne ako mliečna látka.

Melamín je bez chuti a mierne rozpustný vo vode, ale aj v metanole, formaldehyde, kyseline octovej, glyceríne, pyridíne atď. Je nerozpustný v acetóne a éteri. Je škodlivý pre ľudské telo a Čína aj WHO stanovili, že melamín by sa nemal používať pri spracovaní potravín ani ako potravinárske prísady, ale v skutočnosti je melamín stále veľmi dôležitá ako chemická surovina a stavebná surovina, najmä vo farbách, lakoch, doskách, lepidlách a iných výrobkoch, ktoré majú široké uplatnenie.

Molekulárny vzorec melamínu je C3H6N6 a molekulová hmotnosť je 126,12. Z jeho chemického vzorca vieme, že melamín obsahuje tri prvky, uhlík, vodík a dusík, a má štruktúru uhlíkových a dusíkových kruhov. Vedci z MIT vo svojich experimentoch zistili, že tieto monoméry molekúl melamínu môžu za vhodných podmienok rásť v dvoch rozmeroch a vodíkové väzby v molekulách budú fixované, čím sa molekuly budú konštantne skladať do tvaru disku, rovnako ako hexagonálna štruktúra tvorená dvojrozmerným grafénom, a táto štruktúra je veľmi stabilná a pevná, takže melamín sa v rukách vedcov transformuje na vysoko kvalitnú dvojrozmernú fóliu nazývanú polyamid.

Materiál je tiež nekomplikovaný na výrobu, povedal Strano, a môže sa spontánne vyrábať v roztoku, z ktorého sa neskôr dá odstrániť film 2DPA-1, čo poskytuje jednoduchý spôsob výroby extrémne húževnatého, no tenkého materiálu vo veľkých množstvách.

Výskumníci zistili, že nový materiál má modul pružnosti, mieru sily potrebnej na deformáciu, ktorá je štyri až šesťkrát väčšia ako u nepriestrelného skla. Zistili tiež, že napriek tomu, že má len šestinu hustoty ocele, polymér má dvojnásobnú medzu klzu, čiže silu potrebnú na pretrhnutie materiálu.

Ďalšou kľúčovou vlastnosťou materiálu je jeho vzduchotesnosť. Zatiaľ čo iné polyméry pozostávajú zo skrútených reťazcov s medzerami, ktorými môže unikať plyn, nový materiál pozostáva z monomérov, ktoré sa lepia ako kocky Lega a molekuly sa medzi ne nedostanú.

„To nám umožňuje vytvárať ultratenké povlaky, ktoré sú úplne odolné voči prenikaniu vody alebo plynu,“ uviedli vedci. Tento typ bariérového povlaku by sa mohol použiť na ochranu kovov v autách a iných vozidlách alebo oceľových konštrukciách.“

Vedci teraz podrobnejšie skúmajú, ako sa tento konkrétny polymér dá formovať do dvojrozmerných fólií a snažia sa zmeniť jeho molekulárne zloženie, aby vytvorili iné typy nových materiálov.

Je zrejmé, že tento materiál je veľmi žiadaný a ak sa podarí jeho hromadnú výrobu, mohol by priniesť zásadné zmeny v automobilovom, leteckom a kozmickom priemysle a oblasti balistickej ochrany. Najmä v oblasti vozidiel na nové zdroje energie, hoci mnohé krajiny plánujú po roku 2035 postupne vyradiť vozidlá na nové zdroje energie, súčasný sortiment vozidiel na nové zdroje energie stále predstavuje problém. Ak sa tento nový materiál podarí použiť v automobilovom priemysle, znamená to, že sa výrazne zníži hmotnosť vozidiel na nové zdroje energie, ale aj strata výkonu, čo nepriamo zlepší dojazd vozidiel na nové zdroje energie.