Erinnern Sie sich an Melamin? Es ist der berüchtigte „Milchpulverzusatz“, aber überraschenderweise kann er „umgewandelt“ werden.

Am 2. Februar erschien in Nature, der führenden internationalen Wissenschaftszeitschrift, eine Forschungsarbeit, die zur großen Überraschung behauptet, dass Melamin zu einem Material verarbeitet werden kann, das härter als Stahl und leichter als Kunststoff ist. Die Arbeit wurde von einem Team unter der Leitung des renommierten Materialwissenschaftlers Michael Strano, Professor am Department of Chemical Engineering des Massachusetts Institute of Technology, veröffentlicht. Erstautor war der Postdoktorand Yuwei Zeng.

Sie nannten angeblich dieMaterial inHergestellt aus Melamin 2DPA-1, einem zweidimensionalen Polymer, das sich selbst zu Platten zusammenfügt und so ein weniger dichtes, aber dennoch extrem starkes, hochwertiges Material bildet, für das zwei Patente angemeldet wurden.

Melamin, allgemein bekannt als Dimethylamin, ist ein weißer monokliner Kristall, der ähnlich aussieht wie Milch p

Melamin ist geschmacksneutral und schlecht wasserlöslich, ebenso wie in Methanol, Formaldehyd, Essigsäure, Glycerin, Pyridin usw. In Aceton und Ether ist es unlöslich. Es ist schädlich für den menschlichen Körper, und sowohl China als auch die WHO haben festgelegt, dass Melamin nicht in der Lebensmittelverarbeitung oder als Lebensmittelzusatzstoff verwendet werden darf. Tatsächlich ist Melamin jedoch nach wie vor sehr wichtig als chemischer Rohstoff und Baustoff, insbesondere in Farben, Lacken, Platten, Klebstoffen und anderen Produkten, und hat zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.

Die Molekülformel von Melamin lautet C3H6N6 und das Molekulargewicht beträgt 126,12. Anhand der chemischen Formel können wir erkennen, dass Melamin aus drei Elementen besteht, nämlich Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff, und eine Struktur aus Kohlenstoff- und Stickstoffringen aufweist. Wissenschaftler am MIT haben in ihren Experimenten herausgefunden, dass diese Melaminmolekülmonomere unter geeigneten Bedingungen in zwei Dimensionen wachsen können und die Wasserstoffbrückenbindungen in den Molekülen aneinander fixiert werden, wodurch eine scheibenförmige, konstant gestapelte Form entsteht, genau wie die hexagonale Struktur, die durch zweidimensionales Graphen gebildet wird. Diese Struktur ist sehr stabil und fest, sodass Melamin in den Händen der Wissenschaftler in eine hochwertige zweidimensionale Platte namens Polyamid umgewandelt wird.

Das Material sei zudem unkompliziert in der Herstellung, sagte Strano, und könne spontan in einer Lösung erzeugt werden, aus der der 2DPA-1-Film später entfernt werden könne. Dies biete eine einfache Möglichkeit, das extrem robuste und dennoch dünne Material in großen Mengen herzustellen.

Die Forscher fanden heraus, dass das neue Material einen Elastizitätsmodul – ein Maß für die zur Verformung erforderliche Kraft – aufweist, der vier- bis sechsmal höher ist als der von Panzerglas. Sie stellten außerdem fest, dass das Polymer trotz seiner nur ein Sechstel geringeren Dichte als Stahl die doppelte Streckgrenze – also die zum Brechen des Materials erforderliche Kraft – aufweist.

Eine weitere wichtige Eigenschaft des Materials ist seine Luftdichtheit. Während andere Polymere aus verdrehten Ketten mit Lücken bestehen, durch die Gas entweichen kann, besteht das neue Material aus Monomeren, die wie Legosteine ​​aneinander haften und zwischen denen sich keine Moleküle verkriechen können.

„Dadurch können wir ultradünne Beschichtungen herstellen, die absolut wasser- und gasdicht sind“, so die Wissenschaftler. „Diese Art von Barrierebeschichtung könnte zum Schutz von Metallen in Autos und anderen Fahrzeugen oder von Stahlkonstruktionen eingesetzt werden.“

Jetzt untersuchen die Forscher genauer, wie sich dieses spezielle Polymer zu zweidimensionalen Schichten formen lässt, und versuchen, seine molekulare Zusammensetzung zu verändern, um andere Arten neuer Materialien zu schaffen.

Dieses Material ist zweifellos äußerst gefragt. Bei Massenproduktion könnte es die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt sowie den ballistischen Schutz grundlegend verändern. Insbesondere im Bereich der Elektromobilität stellt die derzeitige Reichweite von Elektromobilitätsfahrzeugen trotz der Pläne vieler Länder, die Produktion von Elektromobilitätsfahrzeugen nach 2035 auslaufen zu lassen, weiterhin ein Problem dar. Der Einsatz dieses neuen Materials im Automobilbereich würde nicht nur das Gewicht von Elektromobilitätsfahrzeugen deutlich reduzieren, sondern auch den Leistungsverlust verringern, was indirekt die Reichweite von Elektromobilitätsfahrzeugen verbessern würde.