هل تتذكر الميلامين؟ إنها "مضافة مسحوق الحليب" سيئة السمعة، ولكن من المدهش أنها قد تكون "متحولة".

في الثاني من فبراير/شباط، نُشرت ورقة بحثية في مجلة Nature، المجلة العلمية الدولية الرائدة، تزعم أن الميلامين يمكن تحويله إلى مادة أصعب من الفولاذ وأخف وزناً من البلاستيك، الأمر الذي أثار دهشة الناس. تم نشر الورقة من قبل فريق بقيادة عالم المواد الشهير مايكل سترانو، وهو أستاذ في قسم الهندسة الكيميائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وكان المؤلف الأول هو زميل ما بعد الدكتوراه يوي تسنغ.

وبحسب ما ورد أطلقوا علىالمواد فيتم تنفيسه من الميلامين 2DPA-1، وهو بوليمر ثنائي الأبعاد يتجمع ذاتيًا في صفائح ليشكل مادة أقل كثافة ولكنها قوية للغاية وعالية الجودة، وقد تم تقديم براءتي اختراع لها.

الميلامين، المعروف باسم ثنائي ميثيل أمين، عبارة عن بلورة بيضاء أحادية الميل تشبه ص الحليب

الميلامين لا طعم له وقابل للذوبان بشكل طفيف في الماء، ولكن أيضًا في الميثانول والفورمالدهيد وحمض الأسيتيك والجلسرين والبيريدين وما إلى ذلك. وهو غير قابل للذوبان في الأسيتون والأثير. إنه ضار بجسم الإنسان، وقد حددت كل من الصين ومنظمة الصحة العالمية أنه لا ينبغي استخدام الميلامين في تجهيز الأغذية أو المضافات الغذائية، ولكن في الواقع لا يزال الميلامين مهمًا جدًا كمادة خام كيميائية ومواد خام للبناء، خاصة في الدهانات والورنيش، اللوحات والمواد اللاصقة وغيرها من المنتجات لديها الكثير من التطبيقات.

الصيغة الجزيئية للميلامين هي C3H6N6 والوزن الجزيئي هو 126.12. ومن خلال تركيبته الكيميائية يمكننا معرفة أن الميلامين يحتوي على ثلاثة عناصر، الكربون والهيدروجين والنيتروجين، ويحتوي على بنية حلقات الكربون والنيتروجين، وقد وجد العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في تجاربهم أن مونومرات جزيئات الميلامين هذه يمكن أن تنمو على بعدين تحت ظروف مناسبة في الظروف، وسيتم تثبيت الروابط الهيدروجينية في الجزيئات معًا، مما يجعلها ثابتة سيتم تثبيت الروابط الهيدروجينية في الجزيئات معًا، مما يجعلها تشكل شكل قرص في تكديس مستمر، تمامًا مثل البنية السداسية التي تتكون من ثنائي الأبعاد الجرافين، وهذه البنية مستقرة وقوية للغاية، لذلك يتحول الميلامين إلى ورقة ثنائية الأبعاد عالية الجودة تسمى البولياميد في أيدي العلماء.

وقال سترانو إن تصنيع المادة أيضًا غير معقد، ويمكن إنتاجها تلقائيًا في محلول، حيث يمكن إزالة فيلم 2DPA-1 منه لاحقًا، مما يوفر طريقة سهلة لصنع مادة شديدة الصلابة ورقيقة بكميات كبيرة.

ووجد الباحثون أن المادة الجديدة لديها معامل مرونة، وهو مقياس للقوة المطلوبة للتشوه، وهو أكبر بأربعة إلى ستة أضعاف من الزجاج المضاد للرصاص. ووجدوا أيضًا أنه على الرغم من أن كثافة البوليمر تبلغ سدس كثافة الفولاذ، إلا أن قوة البوليمر تعادل ضعف قوة الخضوع، أو القوة اللازمة لكسر المادة.

خاصية رئيسية أخرى لهذه المادة هي محكمتها للهواء. في حين أن البوليمرات الأخرى تتكون من سلاسل ملتوية ذات فجوات يمكن للغاز أن يهرب منها، فإن المادة الجديدة تتكون من مونومرات تلتصق ببعضها البعض مثل مكعبات الليغو ولا يمكن للجزيئات أن تصل بينها.

وقال العلماء إن هذا يتيح لنا إنشاء طبقات رقيقة للغاية مقاومة تمامًا لاختراق الماء أو الغاز. ويمكن استخدام هذا النوع من الطلاء العازل لحماية المعادن في السيارات والمركبات الأخرى أو الهياكل الفولاذية.

يدرس الباحثون الآن كيفية تشكيل هذا البوليمر بعينه إلى صفائح ثنائية الأبعاد بمزيد من التفصيل ويحاولون تغيير تركيبته الجزيئية لإنشاء أنواع أخرى من المواد الجديدة.

من الواضح أن هذه المادة مرغوبة للغاية، وإذا كان من الممكن إنتاجها بكميات كبيرة، فيمكن أن تحدث تغييرات كبيرة في مجالات السيارات والفضاء والحماية الباليستية. خاصة في مجال مركبات الطاقة الجديدة، على الرغم من أن العديد من الدول تخطط للتخلص التدريجي من مركبات الوقود بعد عام 2035، إلا أن مجموعة مركبات الطاقة الجديدة الحالية لا تزال تمثل مشكلة. إذا كان من الممكن استخدام هذه المادة الجديدة في مجال السيارات، فهذا يعني أن وزن مركبات الطاقة الجديدة سينخفض ​​بشكل كبير، ولكن أيضًا سيقلل من فقدان الطاقة، مما سيؤدي بشكل غير مباشر إلى تحسين نطاق مركبات الطاقة الجديدة.