メラミンを覚えていますか？悪名高い「粉ミルクの添加物」ですが、なんと「変身」している可能性があります。

2月2日、世界有数の科学誌「ネイチャー」に、メラミンから鋼鉄よりも硬く、プラスチックよりも軽い材料を作れるという研究論文が掲載され、人々を驚かせました。この論文は、マサチューセッツ工科大学化学工学部の著名な材料科学者マイケル・ストラノ教授率いるチームによって発表され、筆頭著者はポスドク研究員のゼン・ユーウェイ氏です。

彼らは、材料メラミン 2DPA-1 から排出される材料。これはシート状に自己組織化して密度は低いが非常に強度の高い高品質の材料を形成する二次元ポリマーで、2 件の特許が申請されています。

メラミンは一般にジメチルアミンとして知られ、牛乳の粉に似た白色の単斜晶系結晶である。

メラミンは無味で、水にわずかに溶けるだけでなく、メタノール、ホルムアルデヒド、酢酸、グリセリン、ピリジンなどにも溶けます。アセトンとエーテルには不溶です。人体に有害であり、中国とWHOはメラミンを食品加工や食品添加物に使用してはならないと規定していますが、実際にはメラミンは化学原料や建築原料として依然として非常に重要であり、特に塗料、ラッカー、板材、接着剤などの製品に広く使用されています。

メラミンの分子式はC3H6N6で、分子量は126.12です。化学式から、メラミンには炭素、水素、窒素の3つの元素が含まれており、炭素と窒素の環構造が含まれていることがわかります。MITの科学者は実験で、これらのメラミン分子モノマーは適切な条件下で2次元的に成長し、分子内の水素結合が固定され、一定の積み重ねでディスク形状を形成し、2次元グラフェンによって形成される六角形構造のようになります。この構造は非常に安定していて強固であるため、科学者の手によってメラミンはポリアミドと呼ばれる高品質の2次元シートに変換されます。

ストラノ氏によれば、この材料は製造も簡単で、溶液中で自然に生成することができ、その後2DPA-1フィルムを取り除くことができるため、極めて強靭でありながら薄い材料を大量に製造する簡単な方法となる。

研究者たちは、この新素材の弾性係数（変形に必要な力の尺度）が防弾ガラスの4～6倍であることを発見した。また、このポリマーは鋼鉄の6分の1の密度であるにもかかわらず、降伏強度（材料を破壊するのに必要な力）が鋼鉄の2倍であることも発見した。

この材料のもう一つの重要な特性は気密性です。他のポリマーはねじれた鎖で構成されており、隙間からガスが逃げるのに対し、この新材料はレゴブロックのように互いにくっつくモノマーで構成されており、分子が間に入り込むことはありません。

「これにより、水やガスの浸透を完全に防ぐ超薄型コーティングを作製することが可能になります」と科学者たちは述べています。このタイプのバリアコーティングは、自動車などの車両や鉄骨構造物の金属を保護するために使用できる可能性があります。」

現在、研究者たちは、この特定のポリマーをどのようにして二次元シートに形成できるかをより詳細に研究しており、その分子組成を変えて他の種類の新しい材料を作ろうとしている。

この材料は非常に魅力的であることは明らかであり、量産化が実現すれば、自動車、航空宇宙、防弾分野に大きな変化をもたらす可能性があります。特に新エネルギー車の分野では、多くの国が2035年以降に燃料車の段階的廃止を計画しているものの、現状の新エネルギー車の航続距離は依然として課題となっています。この新材料が自動車分野で活用されれば、新エネルギー車の重量が大幅に軽減されるだけでなく、動力損失も低減され、間接的に新エネルギー車の航続距離も向上するでしょう。