Pamatujete si melamin? Je to nechvalně známá „přísada do sušeného mléka“, ale překvapivě se dá „transformovat“.

Dne 2. února byl v časopise Nature, předním mezinárodním vědeckém časopise, publikován výzkumný článek, který k velkému překvapení lidí tvrdí, že z melaminu lze vyrobit materiál, který je tvrdší než ocel a lehčí než plast. Článek publikoval tým vedený renomovaným materiálovým vědcem Michaelem Stranem, profesorem na katedře chemického inženýrství na Massachusettském technologickém institutu, a prvním autorem byl postdoktorand Yuwei Zeng.

Údajně je pojmenovalimateriál vodvětrávaný z melaminu 2DPA-1, dvourozměrného polymeru, který se sám sestavuje do listů a vytváří tak méně hustý, ale extrémně pevný a vysoce kvalitní materiál, na který byly podány dva patenty.

Melamin, běžně známý jako dimethylamin, je bílý monoklinický krystal, který vypadá podobně jako mléčný protein.

Melamin je bez chuti a mírně rozpustný ve vodě, ale také v methanolu, formaldehydu, kyselině octové, glycerinu, pyridinu atd. Je nerozpustný v acetonu a etheru. Je škodlivý pro lidské tělo a Čína i WHO stanovily, že melamin by se neměl používat při zpracování potravin ani jako potravinářské přídatné látky. Ve skutečnosti je však melamin stále velmi důležitá chemická a stavební surovina, zejména v barvách, lacích, deskách, lepidlech a dalších produktech, která má mnoho využití.

Molekulární vzorec melaminu je C3H6N6 a molekulová hmotnost je 126,12. Z jeho chemického vzorce víme, že melamin obsahuje tři prvky, uhlík, vodík a dusík, a má strukturu uhlíkových a dusíkatých kruhů. Vědci z MIT ve svých experimentech zjistili, že tyto monomery molekul melaminu mohou za vhodných podmínek růst ve dvou rozměrech a vodíkové vazby v molekulách budou fixovány dohromady, čímž se konstantně stohují do tvaru disku, podobně jako hexagonální struktura tvořená dvourozměrným grafenem. Tato struktura je velmi stabilní a pevná, takže se melamin v rukou vědců transformuje na vysoce kvalitní dvourozměrný list zvaný polyamid.

Materiál je také nekomplikovaný na výrobu, uvedl Strano, a lze jej spontánně vyrobit v roztoku, ze kterého lze později odstranit film 2DPA-1, což poskytuje snadný způsob, jak vyrobit extrémně pevný, ale tenký materiál ve velkém množství.

Výzkumníci zjistili, že nový materiál má modul pružnosti, což je míra síly potřebné k deformaci, která je čtyřikrát až šestkrát větší než u neprůstřelného skla. Zjistili také, že i přes to, že má šestinovou hustotu oceli, má polymer dvojnásobnou mez kluzu, tedy sílu potřebnou k rozbití materiálu.

Další klíčovou vlastností materiálu je jeho vzduchotěsnost. Zatímco jiné polymery se skládají z kroucených řetězců s mezerami, kudy může unikat plyn, nový materiál se skládá z monomerů, které drží pohromadě jako kostky Lega a molekuly se mezi ně nemohou dostat.

„To nám umožňuje vytvářet ultratenké povlaky, které jsou zcela odolné vůči pronikání vody nebo plynu,“ uvedli vědci. Tento typ bariérového povlaku by mohl být použit k ochraně kovů v automobilech a jiných vozidlech nebo ocelových konstrukcích.“

Vědci nyní podrobněji zkoumají, jak lze tento konkrétní polymer formovat do dvourozměrných listů, a snaží se změnit jeho molekulární složení, aby vytvořili další typy nových materiálů.

Je zřejmé, že tento materiál je velmi žádaný a pokud by se mohl hromadně vyrábět, mohl by přinést zásadní změny v automobilovém, leteckém a balistickém průmyslu. Zejména v oblasti vozidel na nové zdroje energie, ačkoli mnoho zemí plánuje po roce 2035 postupně vyřadit vozidla na nové zdroje energie, současná řada vozidel na nové zdroje energie je stále problémem. Pokud by se tento nový materiál dal použít v automobilovém průmyslu, znamenalo by to výrazné snížení hmotnosti vozidel na nové zdroje energie, ale také snížení ztráty výkonu, což by nepřímo zlepšilo dojezd vozidel na nové zdroje energie.