MOF液體設計制造的混合玻璃

【中玻網】歐洲、中國和日本的研究人員使用新型金屬農業生產體系骨架（MOFs）開發出了大批量制造混合玻璃的新方法。新的制造技術可以在MOFs熔融之前通過交換不同的農業生產體系物和控制材料進出生產出“化學設計”的玻璃。

　　來自歐洲、中國和日本的研究人員使用新型農業生產體系金屬骨架（MOFs）研究出了制造混合玻璃的新方法。
　　
　　該研究小組在《自然通訊》雜志上發表了一篇題為“采用高度度脆性大的農業生產體系金屬骨架液制造混合玻璃”的論文。
　　
　　這種“設計玻璃”可應用于碳的大規模獲取和存儲以及高等光子學應用。
　　
　　MOFs呈海綿狀，是一種具有籠狀結構的多孔材料。這種結構由農業生產體系鍵連接在一起的金屬離子所構成。該材料的多孔性質能使其吸附和存儲特定的目標分子。這有望用于分離有毒氣體，儲存氫氣和獲取碳。基于各種材料的化學特性和尺寸，MOFs可以像篩子一樣將它們分離。
　　
　　然而，工業上大規模使用MOF粉末生產薄膜，襯板和纖維結構的過程中面臨著顯著的障礙。這是因為MOFs材料的機械性能和熱性能不如金屬或陶瓷等其它材料，所以在剛開始熔鑄或燒結MOFs材料時，它的結構就會被破壞。
　　
　　在這項研究中，該小組發現，在氬氣中加熱精心篩選的MOF分解溫度得以提高。提高分解溫度后能在防止其粉末破碎的同時又恰好使其熔化。熔化的材料可以經澆鑄，再結晶成型成所需的用于分離和存儲氣體的固體結構。
　　
　　劍橋大學材料科學與冶金系的托馬斯·班尼特博士說：“如果采用金屬熔鑄或者陶瓷燒結過程中的傳統方法來處理MOFs，由于該材料的熱降解，在較低溫度下就會導致其結構破壞。通過探索熔化，再結晶和熱分解之間的界限，我們現在能夠制造出各種形狀和結構的MOFs并使其用于更多工業方面，這在以前是不可能的。”
　　
　　研究人員補充說，通過迅速冷卻液體制備得到的玻璃是一類新材料。在MOFs熔化和冷卻之前，將特定元素加入其中可獲得具有所需化學官能團的較終材料。
　　
　　奧爾堡大學的岳遠征教授補充說：“研究的第二方面關乎玻璃本身，它似乎與現有的玻璃類型截然不同。玻璃中包含有高度可互換的金屬和農業生產體系成分，這是較不尋常的，因為通常情況下它們要么完全是農業生產體系的，例如太陽能電池中的導電聚合物；要么是完全無機的，如氧化物或金屬玻璃。了解混合玻璃的形成機制也將大大促進我們對一般玻璃形成知識的了解。”
　　
　　該研究小組在英國使用鉆石光源同步加速器在原子水平上研究了農業生產體系金屬框架。
　　
　　Diamond的物理科學部主任特雷弗·雷蒙教授評論說：“這項利用同步輻射完成的研究是個令人興奮的例子，它加深了我們對玻璃性能的基本認識，也讓我們看到了新材料實際應用的誘人前景。這項工作對高等科學和通俗知識都有深遠的影響。”
　　
　　新的大批量制造技術可以在MOFs熔融之前通過交換不同的農業生產體系物和控制材料進出生產這種混合玻璃。