멜라민을 기억하시나요? 악명 높은 '분유첨가제'인데 놀랍게도 '변형'될 수도 있다.

지난 2월 2일, 세계적인 과학저널 네이처(Nature)에 멜라민을 강철보다 단단하고 플라스틱보다 가벼운 소재로 만들 수 있다는 연구 논문이 게재돼 사람들이 크게 놀랐다. 이번 논문은 매사추세츠 공과대학 화학공학과 교수이자 재료과학자로 유명한 마이클 스트라노(Michael Strano)가 이끄는 팀이 발표했으며, 첫 번째 저자는 박사후 연구원인 Yuwei Zeng이다.

그들은 다음과 같은 이름을 붙인 것으로 알려졌다.재료멜라민 2DPA-1은 자체 조립되어 시트로 만들어 밀도는 낮지만 매우 강한 고품질 소재를 형성하는 2차원 폴리머인 멜라민 2DPA-1에서 배출되며, 이에 대해 2개의 특허가 출원되었습니다.

일반적으로 디메틸아민으로 알려진 멜라민은 우유 p와 유사하게 보이는 흰색 단사정계 결정입니다.

멜라민은 맛이 없고 물에 약간 녹지만 메탄올, 포름알데히드, 아세트산, 글리세린, 피리딘 등에 잘 녹습니다. 아세톤과 에테르에는 녹지 않습니다. 인체에 해로우며 중국과 WHO 모두 멜라민을 식품 가공이나 식품 첨가물에 사용해서는 안 된다고 규정했지만 실제로 멜라민은 화학 원료 및 건축 원료, 특히 페인트, 래커, 식품 첨가물 등에서 여전히 매우 중요합니다. 플레이트, 접착제 및 기타 제품에는 많은 용도가 있습니다.

멜라민의 분자식은 C3H6N6이고 분자량은 126.12입니다. 화학식을 통해 우리는 멜라민이 탄소, 수소, 질소의 세 가지 원소를 포함하고 탄소와 질소 고리의 구조를 포함하고 있음을 알 수 있으며, MIT의 과학자들은 실험을 통해 이러한 멜라민 분자 단량체가 적절한 조건 하에서 2차원으로 성장할 수 있음을 발견했습니다. 2차원 그래핀이 이루는 육각형 구조처럼, 분자 내부의 수소결합이 서로 고정되어 일정하게 쌓이게 되어 원판 모양을 이룬다. , 이 구조는 매우 안정적이며 그래서 멜라민은 과학자들의 손에 의해 폴리아미드라고 불리는 고품질의 2차원 시트로 변형됩니다.

이 물질은 또한 제조가 복잡하지 않으며 용액에서 자발적으로 생산될 수 있으며 나중에 2DPA-1 필름을 제거할 수 있어 극도로 단단하면서도 얇은 물질을 대량으로 쉽게 만들 수 있는 방법을 제공한다고 Strano는 말했습니다.

연구진은 이 신소재가 변형에 필요한 힘의 척도인 탄성률이 방탄 유리보다 4~6배 더 크다는 사실을 발견했습니다. 그들은 또한 폴리머의 밀도가 강철의 1/6임에도 불구하고 항복 강도, 즉 재료를 파손하는 데 필요한 힘이 두 배라는 사실을 발견했습니다.

재료의 또 다른 주요 특성은 기밀성입니다. 다른 폴리머는 가스가 빠져나갈 수 있는 틈이 있는 꼬인 사슬로 구성되어 있는 반면, 새로운 물질은 레고 블록처럼 서로 붙어 있고 분자가 그 사이에 들어갈 수 없는 모노머로 구성됩니다.

이를 통해 우리는 물이나 가스 침투에 완전히 저항하는 초박형 코팅을 만들 수 있습니다.”라고 과학자들은 말했습니다. 이러한 유형의 차단 코팅은 자동차와 기타 차량 또는 강철 구조물의 금속을 보호하는 데 사용될 수 있습니다.”

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

이 소재가 매우 바람직하다는 것은 분명하며, 대량 생산이 가능하다면 자동차, 항공우주, 탄도 방호 분야에 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 특히 신에너지 차량 분야에서는 많은 국가가 2035년 이후 연료 차량을 단계적으로 폐지할 계획이지만 현재의 신에너지 차량 범위는 여전히 문제입니다. 이 신소재를 자동차 분야에 사용할 수 있다면 신에너지 차량의 무게가 크게 줄어들 뿐만 아니라 전력 손실도 줄어들어 간접적으로 신에너지 차량의 주행거리가 향상된다는 의미입니다.