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[探索] 三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料

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ヾ墨羽天涯ヾ 发表于 2022-2-6 19:49:09 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
还记得三聚氰胺吧，那个臭名昭著的“奶粉添加剂”，它可能要“华丽变身”了。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第1张图片

今年的2月2日，国际科学领域权威杂志《自然》上发表了一篇研究论文，宣称三聚氰胺可以制造成一种比钢还硬比塑料还轻的材料，让人十分惊讶。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第2张图片

论文发表者是麻省理工学院化学工程系教授、著名材料学家迈克尔·斯特拉诺（Michael Strano）领导的团队，第一作者是博士后曾玉伟（Yuwen Zeng，个人资料不详）。他们用三聚氰胺发明的材料命名为2DPA-1，这种二维聚合物能自我组装成片状，形成密度较小却极其坚固的优质材料，已经申请了两项专利。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第3张图片

​三聚氰胺俗称密胺，常态下是白色单斜晶体，看上去和奶粉差不多，可微溶于水，冲水后的粘稠度也像牛奶，因此之前也曾叫蛋白精，但其实里面并没有人体需要的蛋白物质，当然不能做牛奶用，实际上它是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，正常情况下是用作化工原料的。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第4张图片

​↑三聚氰胺粉末
三聚氰胺无味，除了微溶于水外还可溶于甲醇、甲醛、乙酸、甘油、吡啶等，但不溶于丙酮、醚类，这东西对身体是有害的，我国和世界卫生组织都已经明确规定不可用于食品加工或食品添加物。但实际上三聚氰胺仍然是重要的化工原料和建筑原材料，特别是在涂料、油漆、板材、黏合剂等制品中都有着大量的应用。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第5张图片

​三聚氰胺的分子式为C₃H₆N₆，分子量为126.12，通过其化学式就能知道三聚氰胺中包含了碳、氢、氮三种元素，含有碳和氮环的结构，而麻省理工学院的科学家们在实验中发现适当的条件下这些三聚氰胺分子单体可以在二维上生长，分子中的氢键会固定在一起，使得其在不断的堆叠中形成圆盘状，如同二维石墨烯形成的六边形结构一样，而且这个结构十分稳定和牢固，于是三聚氰胺在科学家手里摇身一变，就成了被叫作聚酰胺的优质二维片材。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第6张图片

​斯特拉诺表示这种材料的制造也并不复杂，可以在溶液中自发产生，之后可以将2DPA-1薄膜从中取出，这为大量制造这种韧性极高又极薄的材料提供了简单的方法。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第7张图片

​2DPA-1聚酰胺二维片材只有单层分子结构，叠加起来的密度也很小，所以非常薄也非常轻，但研究者试验发现需要比同厚度防弹玻璃强六倍的力量才能使它变形，而屈服强度却是钢材的两倍，重量却只有钢材的1/6，同时试验还发现2DPA-1可以阻隔气体和液体，所以用它制成板材的话，将与玻璃或钢板类似，但强度和硬度要高很多，而质量又会轻很多，同体积下重量比普通塑料还轻，很显然这种材料十分理想，若能大规模量产，应用前景将十分广阔。
三聚氰胺也要“华丽变身”了？科学家用它造出比钢还硬的轻质材料 第8张图片

原来它是这样的三聚氰胺！没想到它还有这么多用处吧？​这下子，真有这么一天，​这种曾经毒害不少人健康的让人说起来就厌恶的东西，名声也要“咸鱼大翻身”了吧，其实材料本身是无罪的，就看是什么人以及要怎样使用它的了！
参考资料：
《环球网》2月3日文章《科学家造出理想材料，比钢还硬比塑料还轻，原材料居然是三聚氰胺》


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