Melamin'i hatırlıyor musunuz? Meşhur "süt tozu katkı maddesi", ama şaşırtıcı bir şekilde "dönüştürülmüş" olabilir.

2 Şubat'ta, önde gelen uluslararası bilim dergisi Nature'da yayınlanan bir araştırma makalesinde, melaminin çelikten daha sert ve plastikten daha hafif bir malzemeye dönüştürülebileceği iddia edildi ve bu durum herkesi şaşırttı. Makale, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Kimya Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan ünlü malzeme bilimci Michael Strano liderliğindeki bir ekip tarafından yayınlandı ve ilk yazar doktora sonrası araştırmacı Yuwei Zeng'di.

İddiaya göre, adınımalzeme içindeİki boyutlu bir polimer olan ve levhalar halinde kendiliğinden birleşerek daha az yoğun ama son derece güçlü, yüksek kaliteli bir malzeme oluşturan melamin 2DPA-1'den havalandırılmıştır; bu malzeme için iki patent başvurusu yapılmıştır.

Yaygın olarak dimetilamin olarak bilinen melamin, süt tozuna benzeyen beyaz monoklinik bir kristaldir.

Melamin tatsızdır ve suda az çözünür, ancak aynı zamanda metanol, formaldehit, asetik asit, gliserin, piridin vb.'de de çözünür. Aseton ve eterde çözünmez. İnsan vücudu için zararlıdır ve hem Çin hem de Dünya Sağlık Örgütü, melaminin gıda işleme veya gıda katkı maddelerinde kullanılmaması gerektiğini belirtmiştir. Ancak melamin, özellikle boya, vernik, tabak, yapıştırıcı ve diğer ürünlerde kimyasal hammadde ve inşaat hammaddesi olarak hala çok önemlidir ve birçok uygulama alanına sahiptir.

Melamin'in moleküler formülü C3H6N6 ve molekül ağırlığı 126.12'dir. Kimyasal formülü sayesinde melaminin karbon, hidrojen ve azot olmak üzere üç elementten oluştuğunu ve karbon ve azot halkalarından oluşan bir yapı içerdiğini biliyoruz. MIT'deki bilim insanları yaptıkları deneylerde bu melamin moleküllerinin uygun koşullar altında iki boyutta monomer olarak büyüyebileceğini ve moleküllerdeki hidrojen bağlarının birbirine sabitlenerek sabit bir şekilde dizileceğini bulmuşlardır. Moleküllerdeki hidrojen bağları birbirine sabitlenerek, iki boyutlu grafenin oluşturduğu altıgen yapı gibi sabit bir şekilde dizilerek disk şekli oluşturacaktır. Bu yapı oldukça kararlı ve güçlüdür. Böylece melamin bilim insanlarının elinde poliamid adı verilen yüksek kaliteli iki boyutlu bir tabakaya dönüşmektedir.

Strano, malzemenin üretiminin de kolay olduğunu ve çözeltide kendiliğinden üretilebileceğini, daha sonra 2DPA-1 filminin çıkarılabileceğini, böylece son derece dayanıklı ancak ince malzemenin büyük miktarlarda üretilmesinin kolay bir yolunun sağlanacağını söyledi.

Araştırmacılar, yeni malzemenin, deforme olmak için gereken kuvvetin bir ölçüsü olan elastisite modülüne sahip olduğunu ve bunun kurşun geçirmez camınkinden dört ila altı kat daha fazla olduğunu keşfettiler. Ayrıca, çeliğin altıda biri kadar yoğun olmasına rağmen, polimerin akma dayanımının, yani malzemeyi kırmak için gereken kuvvetin iki katı olduğunu da keşfettiler.

Malzemenin bir diğer önemli özelliği de hava geçirmezliğidir. Diğer polimerler, gazın kaçabileceği boşluklara sahip bükülmüş zincirlerden oluşurken, yeni malzeme Lego blokları gibi birbirine yapışan ve moleküllerin aralarına giremediği monomerlerden oluşuyor.

Bilim insanları, "Bu, suya veya gaza karşı tamamen dirençli, ultra ince kaplamalar oluşturmamızı sağlıyor," dedi. Bu tür bariyer kaplamalar, otomobillerdeki ve diğer araçlardaki metalleri veya çelik yapıları korumak için kullanılabilir.

Şimdi araştırmacılar bu özel polimerin iki boyutlu tabakalara nasıl dönüştürülebileceğini daha detaylı bir şekilde inceliyor ve moleküler yapısını değiştirerek başka yeni malzeme türleri yaratmaya çalışıyorlar.

Bu malzemenin oldukça cazip olduğu ve seri üretilebilirse otomotiv, havacılık ve balistik koruma alanlarında büyük değişikliklere yol açabileceği açık. Özellikle yeni enerji araçları alanında, birçok ülke 2035'ten sonra yakıtlı araçları aşamalı olarak kullanımdan kaldırmayı planlasa da, mevcut yeni enerji araçları yelpazesi hâlâ sorunlu. Bu yeni malzeme otomotiv alanında kullanılabilirse, yeni enerji araçlarının ağırlığı büyük ölçüde azalacak, aynı zamanda güç kaybı da azalacak ve bu da dolaylı olarak yeni enerji araçlarının menzilini artıracaktır.