멜라민 기억하시나요? 악명 높은 "분유 첨가제"인데, 놀랍게도 "변형"될 수도 있다고 합니다.

2월 2일, 세계적인 과학 학술지 네이처(Nature)에 멜라민을 강철보다 단단하고 플라스틱보다 가벼운 재료로 만들 수 있다는 연구 논문이 게재되어 많은 사람들의 놀라움을 자아냈습니다. 이 논문은 MIT 화학공학과 저명한 재료학자이자 교수인 마이클 스트라노(Michael Strano)가 이끄는 연구팀이 발표했으며, 박사후연구원인 유웨이 젱(Yuwei Zeng)이 제1저자로 참여했습니다.

그들은 다음과 같은 이름을 지었다고 합니다.재료멜라민 2DPA-1에서 추출한 2차원 폴리머로, 자체 조립되어 시트 형태로 밀도가 낮지만 매우 강하고 고품질의 소재를 형성합니다. 이에 대한 특허가 두 건 출원되었습니다.

멜라민은 일반적으로 디메틸아민으로 알려져 있으며 우유 p와 유사한 흰색 단사정계 결정입니다.

멜라민은 무미이며 물에는 잘 녹지 않지만, 메탄올, 포름알데히드, 아세트산, 글리세린, 피리딘 등에는 잘 녹습니다. 아세톤과 에테르에는 녹지 않습니다. 인체에 유해하며, 중국과 WHO는 멜라민을 식품 가공이나 식품 첨가물에 사용해서는 안 된다고 명시하고 있습니다. 하지만 실제로 멜라민은 화학 원료 및 건설 원료로서 여전히 매우 중요하며, 특히 페인트, 래커, 도판, 접착제 등 다양한 용도로 사용됩니다.

멜라민의 분자식은 C3H6N6이고 분자량은 126.12입니다. 화학식을 통해 멜라민은 탄소, 수소, 질소의 세 가지 원소를 포함하고 탄소와 질소 고리의 구조를 가지고 있음을 알 수 있으며 MIT의 과학자들은 실험을 통해 이러한 멜라민 분자 단량체가 적절한 조건에서 2차원으로 성장할 수 있으며 분자 내 수소 결합이 서로 고정되어 2차원 그래핀이 형성하는 육각형 구조와 마찬가지로 일정한 적층으로 원반 모양을 형성하며 이 구조는 매우 안정적이고 강하기 때문에 멜라민은 과학자의 손에서 폴리아미드라는 고품질 2차원 시트로 변형됩니다.

스트라노에 따르면, 이 소재는 제조하기도 간단하고, 용액 속에서 자연스럽게 생산할 수 있으며, 나중에 2DPA-1 필름을 제거할 수 있어, 극도로 튼튼하면서도 얇은 이 소재를 대량으로 쉽게 생산할 수 있는 방법을 제공한다고 한다.

연구진은 이 신소재가 방탄 유리보다 4~6배 높은 탄성 계수(변형에 필요한 힘의 척도)를 가지고 있음을 발견했습니다. 또한, 강철보다 밀도가 6분의 1에 불과하지만, 항복 강도(재료를 파괴하는 데 필요한 힘)는 두 배 더 높다는 것을 발견했습니다.

이 소재의 또 다른 핵심 특성은 기밀성입니다. 다른 폴리머는 가스가 빠져나갈 수 있는 틈이 있는 꼬인 사슬로 구성되어 있는 반면, 이 새로운 소재는 레고 블록처럼 서로 달라붙는 단량체로 구성되어 있어 분자가 그 사이로 들어갈 수 없습니다.

"이를 통해 물이나 가스 침투에 완벽하게 저항하는 초박형 코팅을 만들 수 있습니다."라고 과학자들은 말했습니다. 이러한 유형의 차단 코팅은 자동차 및 기타 차량이나 철 구조물의 금속을 보호하는 데 사용될 수 있습니다.

이제 연구자들은 이 특정 폴리머가 어떻게 2차원 시트로 형성될 수 있는지 더 자세히 연구하고 있으며, 다른 유형의 새로운 재료를 만들기 위해 분자 구성을 바꾸려고 노력하고 있습니다.

이 소재가 매우 바람직하다는 것은 분명하며, 양산이 가능하다면 자동차, 항공우주, 그리고 방탄 분야에 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 특히 신에너지 자동차 분야에서는 많은 국가들이 2035년 이후 연료 자동차를 단계적으로 폐지할 계획이지만, 현재 신에너지 자동차의 주행 거리는 여전히 문제입니다. 이 신소재가 자동차 분야에 활용될 수 있다면, 신에너지 자동차의 무게를 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 동력 손실도 줄여 간접적으로 주행 거리를 향상시킬 수 있을 것입니다.