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[行業(yè)聚焦]：三聚氰胺“華麗變身”，新材料或?qū)⒔o汽車、航空航天、防彈等領(lǐng)域帶來重大變化

閱讀： 770 時間：39月前 來源：

大家還記得三聚氰胺嗎？就是那個臭名昭著的“奶粉添加劑”，令人意想不到的是，它可能要“華麗變身”了。

2月2日，國際科學領(lǐng)域權(quán)威雜志《自然》上發(fā)表了一篇研究論文，宣稱三聚氰胺可以制造成一種比鋼還硬比塑料還輕的材料，讓人十分驚訝。該論文發(fā)表者是麻省理工學院化學工程系教授、著名材料學家邁克爾·斯特拉諾（Michael Strano）領(lǐng)導的團隊，第一作者是博士后曾玉偉。

新材料.jpg

據(jù)悉，他們將用三聚氰胺發(fā)明的材料命名為2DPA-1，這種二維聚合物能自我組裝成片狀，形成密度較小卻極其堅固的優(yōu)質(zhì)材料，目前已經(jīng)申請了兩項專利。

三聚氰胺俗稱密胺，常態(tài)下是白色單斜晶體，看上去和奶粉差不多，可微溶于水，沖水后的粘稠度也像牛奶，因此也曾被稱為蛋白精，但其實里面并沒有人體所需的蛋白物質(zhì)，亦不能當做牛奶飲用，其本質(zhì)是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機化合物，正常情況下用作化工原料。

三聚氰胺粉沫.jpg

三聚氰胺無味，除了微溶于水外還可溶于甲醇、甲醛、乙酸、甘油、吡啶等，但不溶于丙酮、醚類。它對人體是有害的，我國和世界衛(wèi)生組織都已明確規(guī)定不可將三聚氰胺用于食品加工或食品添加物，但實際上三聚氰胺作為化工原料和建筑原材料仍是十分重要的，特別是在涂料、油漆、板材、黏合劑等制品中都有著大量的應用。

三聚氰胺的分子式為C3H6N6，分子量為126.12，通過其化學式就能知道三聚氰胺中包含了碳、氫、氮三種元素，含有碳和氮環(huán)的結(jié)構(gòu)，而麻省理工學院的科學家們在實驗中發(fā)現(xiàn)，適當?shù)臈l件下這些三聚氰胺分子單體可以在二維上生長，分子中的氫鍵會固定在一起，使得其在不斷的堆疊中形成圓盤狀，如同二維石墨烯形成的六邊形結(jié)構(gòu)一樣，而且這個結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定和牢固，于是三聚氰胺在科學家手里搖身一變，就成了被叫作聚酰胺的優(yōu)質(zhì)二維片材。

聚酰胺.jpg

斯特拉諾表示，這種材料的制造也并不復雜，可以在溶液中自發(fā)產(chǎn)生，之后可以將2DPA-1薄膜從中取出，這為大量制造這種韌性極高又極薄的材料提供了簡單的方法。

研究人員發(fā)現(xiàn)，新材料的彈性模量，即衡量變形所需的力是防彈玻璃的四到六倍。他們還發(fā)現(xiàn)，盡管聚合物的密度只有鋼的六分之一，但它的屈服強度或破壞材料所需的力是鋼的兩倍。

該材料的另一個關(guān)鍵特性是其氣密性。雖然其他聚合物由扭曲的鏈組成，其中有氣體泄漏的間隙，但新材料由像樂高積木一樣粘在一起的單體組成，分子無法進入它們之間。

科學家們說：“這可以讓我們制造出完全防止水或氣體滲透的超薄涂層。這種類型的阻隔涂層可用于保護汽車和其他車輛或鋼結(jié)構(gòu)中的金屬?！?/font>

現(xiàn)在研究人員正在研究這種特殊聚合物如何能夠更詳細地形成二維片材，并正在嘗試改變其分子組成以創(chuàng)造其他類型的新材料。

很顯然這種材料十分理想，如果能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，那么將給汽車、航空航天、防彈等領(lǐng)域帶來重大變化。尤其是在新能源汽車領(lǐng)域，雖然多國計劃在2035年之后淘汰燃油車，但目前新能源汽車的續(xù)航依舊是個難題。如果這種新型材料可以運用在汽車領(lǐng)域，那么意味著新能源汽車自身重量將會大大減少，同時也可以減少電量損耗，從而將間接提升新能源汽車的續(xù)航里程。

來源：科技商業(yè)觀、科普大世界等

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文本標簽：三聚氰胺聚酰胺丙酮甲醛甘油乙酸 PA 石墨

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