คุณจำเมลามีนได้ไหม มันเป็น "สารเติมแต่งนมผง" ที่มีชื่อเสียง แต่ที่น่าแปลกใจก็คือ มันอาจถูก "เปลี่ยนรูป" ไปแล้ว

เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ บทความวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติชั้นนำ Nature โดยอ้างว่าเมลามีนสามารถนำไปทำเป็นวัสดุที่แข็งกว่าเหล็กและเบากว่าพลาสติกได้ ซึ่งสร้างความประหลาดใจให้กับผู้คนเป็นอย่างมาก บทความวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์โดยทีมวิจัยที่นำโดย Michael Strano นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุชื่อดัง ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมเคมีที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ และผู้เขียนคนแรกคือ Yuwei Zeng นักวิจัยหลังปริญญาเอก

มีรายงานว่าพวกเขาตั้งชื่อว่าวัสดุในระบายอากาศจากเมลามีน 2DPA-1 ซึ่งเป็นโพลิเมอร์สองมิติที่ประกอบตัวเองเป็นแผ่นเพื่อสร้างวัสดุคุณภาพสูงที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าแต่แข็งแรงเป็นพิเศษ โดยมีการยื่นสิทธิบัตรสำหรับวัสดุดังกล่าวสองฉบับ

เมลามีนซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าไดเมทิลามีน เป็นผลึกโมโนคลินิกสีขาวที่มีลักษณะคล้ายกับน้ำนม

เมลามีนไม่มีรสชาติและละลายน้ำได้เล็กน้อย แต่ละลายได้ในเมทานอล ฟอร์มาลดีไฮด์ กรดอะซิติก กลีเซอรีน ไพริดีน ฯลฯ ไม่ละลายในอะซิโตนและอีเธอร์ เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ ทั้งจีนและองค์การอนามัยโลกได้กำหนดไว้ว่าไม่ควรใช้เมลามีนในการแปรรูปอาหารหรือสารเติมแต่งอาหาร แต่ในความเป็นจริง เมลามีนยังคงมีความสำคัญมากในฐานะวัตถุดิบทางเคมีและวัตถุดิบในการก่อสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสี แล็กเกอร์ จาน กาว และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่มีการใช้งานมากมาย

สูตรโมเลกุลของเมลามีนคือ C3H6N6 และน้ำหนักโมเลกุลคือ 126.12 จากสูตรเคมี เราสามารถทราบได้ว่าเมลามีนประกอบด้วยธาตุ 3 ชนิด ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน และมีโครงสร้างของวงแหวนคาร์บอนและไนโตรเจน นักวิทยาศาสตร์ที่ MIT ค้นพบจากการทดลองของพวกเขาว่าโมโนเมอร์ของโมเลกุลเมลามีนเหล่านี้สามารถเติบโตได้ในสองมิติภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม และพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลจะยึดติดกัน ทำให้เกิดรูปร่างดิสก์ที่เรียงซ้อนกันอย่างต่อเนื่อง เช่นเดียวกับโครงสร้างหกเหลี่ยมที่เกิดจากกราฟีนสองมิติ และโครงสร้างนี้มีเสถียรภาพและแข็งแรงมาก ดังนั้นเมลามีนจึงถูกแปลงเป็นแผ่นสองมิติคุณภาพสูงที่เรียกว่าโพลีเอไมด์ในมือของนักวิทยาศาสตร์

Strano กล่าวว่าวัสดุนี้ผลิตได้ไม่ยาก และสามารถผลิตได้เองในสารละลาย จากนั้นจึงสามารถลอกฟิล์ม 2DPA-1 ออกในภายหลังได้ ทำให้มีวิธีง่ายๆ ในการผลิตวัสดุที่มีความเหนียวและบางเป็นพิเศษในปริมาณมาก

นักวิจัยพบว่าวัสดุชนิดใหม่นี้มีโมดูลัสของความยืดหยุ่น ซึ่งเป็นหน่วยวัดแรงที่จำเป็นในการทำให้เสียรูป ซึ่งมากกว่ากระจกกันกระสุน 4 ถึง 6 เท่า นอกจากนี้ พวกเขายังพบอีกว่า แม้จะมีความหนาแน่นเพียงหนึ่งในหกของเหล็ก แต่โพลิเมอร์ชนิดนี้ก็มีจุดยืดหยุ่นมากกว่าสองเท่า หรือแรงที่จำเป็นในการทำให้วัสดุแตกหัก

คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของวัสดุนี้คือความแน่นหนาของอากาศ ในขณะที่โพลิเมอร์ชนิดอื่นประกอบด้วยโซ่บิดที่มีช่องว่างให้ก๊าซสามารถเล็ดลอดออกมาได้ วัสดุชนิดใหม่นี้ประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่ยึดติดกันเหมือนบล็อกเลโก้ และโมเลกุลไม่สามารถแทรกผ่านระหว่างโมโนเมอร์ได้

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า “สิ่งนี้ช่วยให้เราสร้างสารเคลือบที่บางเป็นพิเศษซึ่งต้านทานการซึมผ่านของน้ำหรือก๊าซได้อย่างสมบูรณ์ สารเคลือบกั้นประเภทนี้สามารถใช้ปกป้องโลหะในรถยนต์และยานพาหนะอื่นๆ หรือโครงสร้างเหล็กได้”

ขณะนี้ นักวิจัยกำลังศึกษาว่าพอลิเมอร์ชนิดนี้สามารถขึ้นรูปเป็นแผ่นสองมิติได้อย่างละเอียดมากขึ้นอย่างไร และพยายามเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบโมเลกุลเพื่อสร้างวัสดุประเภทใหม่ๆ ขึ้นมา

เป็นที่ชัดเจนว่าวัสดุนี้เป็นที่ต้องการอย่างมาก และหากสามารถผลิตเป็นจำนวนมากได้ ก็จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์ อวกาศ และการป้องกันกระสุนปืน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านยานยนต์พลังงานใหม่ แม้ว่าหลายประเทศมีแผนที่จะเลิกใช้ยานยนต์พลังงานเชื้อเพลิงหลังปี 2035 แต่กลุ่มผลิตภัณฑ์ยานยนต์พลังงานใหม่ในปัจจุบันยังคงเป็นปัญหาอยู่ หากวัสดุใหม่นี้สามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ได้ นั่นหมายความว่าน้ำหนักของยานยนต์พลังงานใหม่จะลดลงอย่างมาก แต่ยังช่วยลดการสูญเสียพลังงานด้วย ซึ่งจะช่วยเพิ่มระยะการใช้งานของยานยนต์พลังงานใหม่โดยอ้อม