Sjećate li se melamina? To je zloglasni "aditiv za mlijeko u prahu", ali iznenađujuće, može se "transformirati".

Dana 2. februara, u časopisu Nature, vodećem međunarodnom naučnom časopisu, objavljen je istraživački rad u kojem se tvrdi da se melamin može pretvoriti u materijal koji je tvrđi od čelika i lakši od plastike, na veliko iznenađenje ljudi. Rad je objavio tim koji je predvodio poznati naučnik za materijale Michael Strano, profesor na Odsjeku za hemijsko inženjerstvo na Tehnološkom institutu Massachusetts, a prvi autor bio je postdoktorski saradnik Yuwei Zeng.

Navodno su imenovalimaterijal udobiveno iz melamina 2DPA-1, dvodimenzionalnog polimera koji se samostalno sastavlja u listove i formira manje gusti, ali izuzetno jak, visokokvalitetni materijal, za koji su podnesena dva patenta.

Melamin, poznatiji kao dimetilamin, je bijeli monoklinski kristal koji izgleda slično mliječnom prahu.

Melamin je bezukusan i slabo rastvorljiv u vodi, ali i u metanolu, formaldehidu, sirćetnoj kiselini, glicerinu, piridinu itd. Nerastvorljiv je u acetonu i eteru. Štetan je za ljudski organizam, a i Kina i SZO su odredile da se melamin ne smije koristiti u preradi hrane ili kao aditivi za hranu, ali melamin je i dalje veoma važan kao hemijska sirovina i građevinska sirovina, posebno u bojama, lakovima, pločama, ljepilima i drugim proizvodima koji imaju mnogo primjena.

Molekularna formula melamina je C3H6N6, a molekularna težina je 126,12. Kroz njegovu hemijsku formulu možemo znati da melamin sadrži tri elementa, ugljik, vodik i dušik, te ima strukturu ugljikovih i dušikovih prstenova, a naučnici na MIT-u su u svojim eksperimentima otkrili da ovi monomeri molekula melamina mogu rasti u dvije dimenzije pod odgovarajućim uvjetima, a vodikove veze u molekulama bit će fiksirane zajedno, čineći ih konstantnim. Vodikove veze u molekulima bit će fiksirane zajedno, čineći ih da formiraju oblik diska u konstantnom slaganju, baš kao heksagonalna struktura koju formira dvodimenzionalni grafen, a ova struktura je vrlo stabilna i jaka, tako da se melamin u rukama naučnika transformira u visokokvalitetnu dvodimenzionalnu ploču nazvanu poliamid.

Materijal je također jednostavan za proizvodnju, rekao je Strano, i može se spontano proizvesti u rastvoru, iz kojeg se kasnije može ukloniti 2DPA-1 film, što omogućava jednostavan način za izradu izuzetno čvrstog, ali tankog materijala u velikim količinama.

Istraživači su otkrili da novi materijal ima modul elastičnosti, mjeru sile potrebne za deformaciju, koji je četiri do šest puta veći od onog kod neprobojnog stakla. Također su otkrili da, uprkos tome što je šest puta gustiji od čelika, polimer ima dvostruko veću granicu tečenja, odnosno silu potrebnu za lomljenje materijala.

Još jedno ključno svojstvo materijala je njegova hermetičnost. Dok se drugi polimeri sastoje od uvijenih lanaca s prazninama kroz koje plin može izlaziti, novi materijal se sastoji od monomera koji se lijepe poput Lego kockica i molekule ne mogu ući između njih.

„Ovo nam omogućava da stvorimo ultra tanke premaze koji su potpuno otporni na prodiranje vode ili plina“, rekli su naučnici. Ova vrsta barijernog premaza mogla bi se koristiti za zaštitu metala u automobilima i drugim vozilima ili čeličnim konstrukcijama.“

Sada istraživači detaljnije proučavaju kako se ovaj određeni polimer može oblikovati u dvodimenzionalne listove i pokušavaju promijeniti njegov molekularni sastav kako bi stvorili druge vrste novih materijala.

Jasno je da je ovaj materijal veoma poželjan i, ako se može masovno proizvoditi, mogao bi donijeti velike promjene u automobilskoj, vazduhoplovnoj i balističkoj zaštiti. Posebno u oblasti vozila na novu energiju, iako mnoge zemlje planiraju postepeno ukinuti vozila na gorivo nakon 2035. godine, trenutni asortiman vozila na novu energiju i dalje predstavlja problem. Ako se ovaj novi materijal može koristiti u automobilskoj industriji, to znači da će se težina vozila na novu energiju znatno smanjiti, ali i da će se smanjiti gubitak snage, što će indirektno poboljšati domet vozila na novu energiju.