คุณจำเมลามีนได้ไหม?มันคือ “สารเติมแต่งนมผง” ที่น่าอับอาย แต่น่าประหลาดใจที่มันอาจจะ “เปลี่ยนแปลง” ได้

เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ บทความวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature ซึ่งเป็นวารสารวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติชั้นนำ โดยอ้างว่าเมลามีนสามารถเปลี่ยนเป็นวัสดุที่แข็งกว่าเหล็กและเบากว่าพลาสติกได้ สร้างความประหลาดใจให้กับผู้คนเป็นอย่างมากบทความนี้ตีพิมพ์โดยทีมงานที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุชื่อดัง Michael Strano ศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเคมีที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ และผู้เขียนคนแรกคือเพื่อนนักศึกษาหลังปริญญาเอก Yuwei Zeng

มีรายงานว่าพวกเขาตั้งชื่อว่าวัสดุเข้าระบายอากาศจากเมลามีน 2DPA-1 ซึ่งเป็นโพลีเมอร์สองมิติที่ประกอบตัวเองเป็นแผ่นเพื่อสร้างวัสดุคุณภาพสูงที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าแต่แข็งแรงมาก ซึ่งได้รับการยื่นจดสิทธิบัตรสองฉบับแล้ว

เมลามีนหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าไดเมทิลลามีนเป็นผลึกโมโนคลินิกสีขาวที่มีลักษณะคล้ายกับนมพี

เมลามีนไม่มีรสจืดและละลายได้ในน้ำเล็กน้อย แต่ยังอยู่ในเมทานอล ฟอร์มาลดีไฮด์ กรดอะซิติก กลีเซอรีน ไพริดีน ฯลฯ เช่นกัน มันไม่ละลายในอะซิโตนและอีเทอร์เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ ทั้งจีน และ WHO ระบุว่าไม่ควรใช้เมลามีนในการแปรรูปอาหารหรือวัตถุเจือปนอาหาร แต่จริงๆ แล้ว เมลามีนยังคงมีความสำคัญมากในฐานะวัตถุดิบเคมีและวัตถุดิบในการก่อสร้าง โดยเฉพาะในสี แลคเกอร์ แผ่น กาว และผลิตภัณฑ์อื่นๆ มีการใช้งานมากมาย

สูตรโมเลกุลของเมลามีนคือ C3H6N6 และน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 126.12ด้วยสูตรทางเคมี เราสามารถรู้ได้ว่าเมลามีนประกอบด้วยธาตุสามชนิด ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน และมีโครงสร้างของวงแหวนคาร์บอนและไนโตรเจน และนักวิทยาศาสตร์ที่ MIT ค้นพบในการทดลองของพวกเขาว่าโมโนเมอร์โมเลกุลเมลามีนเหล่านี้สามารถเติบโตได้ในสองมิติภายใต้ความเหมาะสม เงื่อนไขและพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลจะยึดติดกันทำให้มีความคงที่ พันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลจะยึดติดกันทำให้มีรูปร่างเป็นแผ่นดิสก์เรียงซ้อนกันอย่างต่อเนื่องเหมือนกับโครงสร้างหกเหลี่ยมที่เกิดจากกราฟีนสองมิติ และโครงสร้างนี้มีความเสถียรและแข็งแรงมาก ดังนั้น เมลามีนจึงถูกเปลี่ยนเป็นแผ่นสองมิติคุณภาพสูงที่เรียกว่าโพลีเอไมด์ ในมือของนักวิทยาศาสตร์

วัสดุนี้ไม่ซับซ้อนในการผลิต Strano กล่าว และสามารถผลิตได้เองในสารละลาย ซึ่งสามารถลอกฟิล์ม 2DPA-1 ออกได้ในภายหลัง ซึ่งถือเป็นวิธีง่ายๆ ในการผลิตวัสดุที่มีความเหนียวแต่บางในปริมาณมาก

นักวิจัยพบว่าวัสดุชนิดใหม่นี้มีโมดูลัสความยืดหยุ่น ซึ่งเป็นหน่วยวัดแรงที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนรูป ซึ่งมากกว่ากระจกกันกระสุนถึง 4-6 เท่าพวกเขายังพบว่าแม้จะมีความหนาแน่นถึงหนึ่งในหกของเหล็ก แต่โพลีเมอร์ก็มีความแข็งแรงของผลผลิตเป็นสองเท่า หรือแรงที่ต้องใช้ในการทำให้วัสดุแตก

คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของวัสดุคือความแน่นหนาของอากาศในขณะที่โพลีเมอร์อื่นๆ ประกอบด้วยโซ่บิดที่มีช่องว่างที่ก๊าซสามารถหลบหนีได้ วัสดุใหม่ประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่เกาะติดกันเหมือนบล็อกเลโก้และโมเลกุลไม่สามารถเข้าไประหว่างพวกมันได้

สิ่งนี้ทำให้เราสามารถสร้างการเคลือบบางเฉียบที่สามารถต้านทานการซึมผ่านของน้ำหรือก๊าซได้อย่างสมบูรณ์” นักวิทยาศาสตร์กล่าวการเคลือบกั้นประเภทนี้สามารถใช้เพื่อปกป้องโลหะในรถยนต์และยานพาหนะอื่น ๆ หรือโครงสร้างเหล็ก”

ขณะนี้นักวิจัยกำลังศึกษาว่าโพลีเมอร์ชนิดนี้สามารถขึ้นรูปเป็นแผ่นสองมิติโดยละเอียดได้อย่างไร และกำลังพยายามเปลี่ยนองค์ประกอบโมเลกุลเพื่อสร้างวัสดุใหม่ประเภทอื่นๆ

เป็นที่แน่ชัดว่าวัสดุนี้เป็นที่ต้องการอย่างมาก และหากสามารถผลิตได้เป็นจำนวนมาก ก็อาจนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในด้านยานยนต์ การบินและอวกาศ และการป้องกันขีปนาวุธโดยเฉพาะในด้านรถยนต์พลังงานใหม่ แม้ว่าหลายประเทศมีแผนที่จะเลิกใช้รถยนต์เชื้อเพลิงหลังปี 2578 แต่กลุ่มผลิตภัณฑ์รถยนต์พลังงานใหม่ในปัจจุบันยังคงเป็นปัญหาอยู่หากวัสดุใหม่นี้สามารถนำมาใช้ในด้านยานยนต์ได้ ก็หมายความว่าน้ำหนักของรถยนต์พลังงานใหม่จะลดลงอย่างมาก แต่ยังช่วยลดการสูญเสียพลังงานด้วย ซึ่งจะปรับปรุงช่วงของรถยนต์พลังงานใหม่ทางอ้อม