זוכרים מלמין? זהו "תוסף אבקת חלב" הידוע לשמצה, אבל באופן מפתיע, ייתכן שהוא "עבר טרנספורמציה".

ב-2 בפברואר פורסם מאמר מחקר בכתב העת המדעי הבינלאומי המוביל Nature, הטוען כי ניתן להפוך מלמין לחומר קשה יותר מפלדה וקל יותר מפלסטיק, להפתעתם הרבה. המאמר פורסם על ידי צוות בראשות מדען החומרים הנודע מייקל סטראנו, פרופסור במחלקה להנדסה כימית במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, והמחבר הראשון היה הפוסט-דוקטורנט יוווי זנג.

על פי הדיווחים, הם קראו ל-חומר בעשוי ממלמין 2DPA-1, פולימר דו-ממדי שמתאסף מעצמו ליריעות ליצירת חומר פחות צפוף אך חזק במיוחד ואיכותי, שעבורו הוגשו שני פטנטים.

מלמין, הידוע בכינויו דימתילאמין, הוא גביש מונוקליני לבן שנראה דומה לפרמיית חלב.

מלמין חסר טעם ומסיס במקצת במים, אך גם במתנול, פורמלדהיד, חומצה אצטית, גליצרין, פירידין וכו'. הוא אינו מסיס באצטון ואתר. הוא מזיק לגוף האדם, וסין וארגון הבריאות העולמי קבעו כי אין להשתמש במלמין בעיבוד מזון או כתוספי מזון, אך למעשה מלמין עדיין חשוב מאוד כחומר גלם כימי וחומר גלם לבנייה, במיוחד בצבעים, לכות, לוחות, דבקים ומוצרים אחרים בעלי יישומים רבים.

הנוסחה המולקולרית של מלמין היא C3H6N6 והמשקל המולקולרי הוא 126.12. באמצעות הנוסחה הכימית שלו, אנו יכולים לדעת שמלמין מכיל שלושה יסודות, פחמן, מימן וחנקן, ומכיל את המבנה של טבעות פחמן וחנקן. מדענים ב-MIT מצאו בניסויים שלהם שמולקולות מלמין אלו, מונומרים, יכולות לגדול בשני ממדים בתנאים מתאימים, וקשרי המימן במולקולות יהיו קבועים יחד, מה שהופך אותן לצורת דיסק בערימה קבועה, בדיוק כמו המבנה המשושה שנוצר על ידי גרפן דו-ממדי, ומבנה זה יציב וחזק מאוד, כך שמלמין הופך בידי מדענים ליריעה דו-ממדית איכותית הנקראת פוליאמיד.

החומר גם פשוט לייצור, אמר סטראנו, וניתן לייצר אותו באופן ספונטני בתמיסה, שממנה ניתן להסיר מאוחר יותר את שכבת ה-2DPA-1, מה שמספק דרך קלה לייצור החומר הקשוח אך הדק ביותר בכמויות גדולות.

החוקרים גילו כי לחומר החדש יש מודול אלסטיות, מדד לכוח הנדרש לעיוות, הגדול פי ארבעה עד שישה מזה של זכוכית חסינת כדורים. הם גם גילו שלמרות היותו צפוף בשישית מפלדה, לפולימר יש חוזק כניעה כפול, או הכוח הנדרש לשבירת החומר.

מאפיין מרכזי נוסף של החומר הוא אטימותו לאוויר. בעוד שפולימרים אחרים מורכבים משרשראות מפותלות עם פערים שמהם גז יכול להיפלט, החומר החדש מורכב ממונומרים שנדבקים זה לזה כמו קוביות לגו ומולקולות אינן יכולות להיכנס ביניהם.

"זה מאפשר לנו ליצור ציפויים דקים במיוחד שעמידים לחלוטין בפני חדירת מים או גז", אמרו המדענים. סוג זה של ציפוי מחסום יכול לשמש להגנה על מתכות במכוניות ובכלי רכב אחרים או במבני פלדה."

כעת החוקרים חוקרים כיצד ניתן ליצור פולימר מסוים זה ליריעה דו-ממדית ביתר פירוט, ומנסים לשנות את ההרכב המולקולרי שלו כדי ליצור סוגים אחרים של חומרים חדשים.

ברור שחומר זה נחשק מאוד, ואם ניתן לייצר אותו בהמוניהם, הוא יוכל להביא לשינויים משמעותיים בתחומי הרכב, התעופה והחלל וההגנה הבליסטית. במיוחד בתחום כלי הרכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה, למרות שמדינות רבות מתכננות להפסיק בהדרגה את השימוש בכלי רכב המונעים על ידי דלק לאחר 2035, טווח כלי הרכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה עדיין מהווה בעיה. אם ניתן יהיה להשתמש בחומר חדש זה בתחום הרכב, משמעות הדבר היא שמשקלם של כלי הרכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה יופחת משמעותית, אך גם תפחית את אובדן הכוח, מה שישפר בעקיפין את טווח הנסיעה של כלי הרכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה.