هل تتذكر الميلامين؟ إنه "المُضاف" سيئ السمعة إلى مسحوق الحليب، ولكن من المثير للدهشة أنه قد يكون "مُحوَّلاً".

في الثاني من فبراير، نُشرت ورقة بحثية في مجلة "نيتشر"، المجلة العلمية العالمية الرائدة، تُشير إلى إمكانية تحويل الميلامين إلى مادة أكثر صلابة من الفولاذ وأخف وزنًا من البلاستيك، مما أثار دهشة الجميع. نُشرت الورقة البحثية من قِبل فريق بقيادة عالم المواد الشهير مايكل سترانو، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وكان المؤلف الرئيسي هو زميل ما بعد الدكتوراه يووي زينج.

ويقال أنهم أطلقوا عليه اسمالمواد فيتم تنفيسها من الميلامين 2DPA-1، وهو بوليمر ثنائي الأبعاد يتجمع ذاتيًا في صفائح لتشكيل مادة أقل كثافة ولكنها قوية للغاية وعالية الجودة، وقد تم تقديم براءتي اختراع لها.

الميلامين، المعروف باسم ثنائي ميثيل أمين، هو عبارة عن بلورة أحادية الميلان بيضاء اللون تشبه في شكلها مسحوق الحليب.

الميلامين عديم الطعم وقليل الذوبان في الماء، وكذلك في الميثانول والفورمالديهايد وحمض الأسيتيك والجلسرين والبيريدين، وغيرها. كما أنه غير قابل للذوبان في الأسيتون والأثير. وهو ضار بجسم الإنسان، وقد نصت كل من الصين ومنظمة الصحة العالمية على عدم استخدام الميلامين في تصنيع الأغذية أو في إضافاتها. ومع ذلك، لا يزال الميلامين مهمًا للغاية كمواد خام كيميائية ومواد بناء، وخاصةً في الدهانات والورنيش والألواح والمواد اللاصقة وغيرها من المنتجات، وله تطبيقات متعددة.

الصيغة الجزيئية للميلامين هي C3H6N6 ووزنه الجزيئي 126.12. ومن خلال صيغته الكيميائية، يُمكننا معرفة أن الميلامين يحتوي على ثلاثة عناصر، الكربون والهيدروجين والنيتروجين، ويحتوي على بنية حلقات الكربون والنيتروجين، وقد وجد علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في تجاربهم أن جزيئات الميلامين هذه، وهي مونومرات، يُمكن أن تنمو على بُعدين في ظل ظروف مناسبة، وستكون الروابط الهيدروجينية في الجزيئات ثابتة معًا، مما يجعلها تُشكل شكل قرص في تكديس ثابت، تمامًا مثل البنية السداسية التي يُشكلها الجرافين ثنائي الأبعاد، وهذه البنية مستقرة وقوية للغاية، لذا يتحول الميلامين إلى صفائح ثنائية الأبعاد عالية الجودة تُسمى البولي أميد بأيدي العلماء.

وأضاف سترانو أن هذه المادة غير معقدة التصنيع، ويمكن إنتاجها تلقائيًا في المحلول، والذي يمكن إزالة فيلم 2DPA-1 منه لاحقًا، مما يوفر طريقة سهلة لصنع مادة شديدة الصلابة ورقيقة بكميات كبيرة.

وجد الباحثون أن المادة الجديدة تتمتع بمعامل مرونة، وهو مقياس للقوة اللازمة للتشوه، يفوق معامل مرونة الزجاج المضاد للرصاص بأربعة إلى ستة أضعاف. كما وجدوا أنه على الرغم من أن كثافة البوليمر أقل من كثافة الفولاذ بسدس، إلا أنه يتمتع بضعف قوة الخضوع، أي القوة اللازمة لكسر المادة.

من الخصائص الرئيسية لهذه المادة إحكامها. فبينما تتكون البوليمرات الأخرى من سلاسل ملتوية ذات فجوات تسمح بتسرب الغاز، تتكون المادة الجديدة من مونومرات ملتصقة ببعضها كقطع الليغو، ولا يمكن للجزيئات أن تتداخل فيما بينها.

قال العلماء: "هذا يسمح لنا بابتكار طلاءات فائقة الرقة مقاومة تمامًا لنفاذ الماء أو الغاز". ويمكن استخدام هذا النوع من الطلاء الحاجز لحماية المعادن في السيارات والمركبات الأخرى أو الهياكل الفولاذية.

ويقوم الباحثون الآن بدراسة كيفية تشكيل هذا البوليمر الخاص إلى صفائح ثنائية الأبعاد بمزيد من التفصيل، ويحاولون تغيير تركيبه الجزيئي لإنشاء أنواع أخرى من المواد الجديدة.

من الواضح أن هذه المادة مرغوبة للغاية، وإذا أمكن إنتاجها بكميات كبيرة، فقد تُحدث تغييرات جذرية في مجالات السيارات والفضاء والحماية الباليستية. وخاصةً في مجال مركبات الطاقة الجديدة، فرغم أن العديد من الدول تخطط للتخلص التدريجي من مركبات الوقود بعد عام 2035، إلا أن نطاق مركبات الطاقة الجديدة الحالي لا يزال يُمثل مشكلة. فإذا أمكن استخدام هذه المادة الجديدة في مجال السيارات، فسيؤدي ذلك إلى تقليل وزن مركبات الطاقة الجديدة بشكل كبير، وتقليل فقدان الطاقة، مما سيُحسّن بشكل غير مباشر نطاق مركبات الطاقة الجديدة.