MOF液体设计制造的混合玻璃

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欧洲、中国和日本的研究人员使用新型金属有机骨架（MOFs）开发出了大批量制造混合玻璃的新方法。新的制造技术可以在MOFs熔融之前通过交换不同的有机物和控制材料进出生产出“化学设计”的玻璃。 来自欧洲、中国和日本的研究人员使用新型有机金属骨架（MOFs）研究出了制造混合玻璃的新方法。 该研究小组在《自然通讯》杂志上发表了一篇题为 “采用高强度脆性大的有机金属骨架液制造混合玻璃”的论文。 这种“设计玻璃”可应用于碳的大规模获取和存储以及高级光子学应用。 MOFs呈海绵状，是一种具有笼状结构的多孔材料。这种结构由有机键连接在一起的金属离子所构成。该材料的多孔性质能使其吸附和存储特定的目标分子。这有望用于分离有毒气体，储存氢气和获取碳。基于各种材料的化学特性和尺寸，MOFs可以像筛子一样将它们分离。 然而，工业上大规模使用MOF粉末生产薄膜，衬板和纤维结构的过程中面临着显著的障碍。这是因为MOFs材料的机械性能和热性能不如金属或陶瓷等其它材料，所以在刚开始熔铸或烧结MOFs材料时，它的结构就会被破坏。 在这项研究中，该小组发现，在氩气中加热精心筛选的MOF分解温度得以提高。提高分解温度后能在防止其粉末破碎的同时又恰好使其熔化。熔化的材料可以经浇铸，再结晶成型成所需的用于分离和存储气体的固体结构。 剑桥大学材料科学与冶金系的托马斯·班尼特博士说：“如果采用金属熔铸或者陶瓷烧结过程中的传统方法来处理MOFs，由于该材料的热降解，在较低温度下就会导致其结构破坏。通过探索熔化，再结晶和热分解之间的界限，我们现在能够制造出各种形状和结构的MOFs并使其用于更多工业方面，这在以前是不可能的。” 研究人员补充说，通过迅速冷却液体制备得到的玻璃是一类新材料。在MOFs熔化和冷却之前，将特定元素加入其中可获得具有所需化学官能团的最终材料。 奥尔堡大学的岳远征教授补充说：“研究的第二方面关乎玻璃本身，它似乎与现有的玻璃类型截然不同。玻璃中包含有高度可互换的金属和有机成分，这是极不寻常的，因为通常情况下它们要么完全是有机的，例如太阳能电池中的导电聚合物；要么是完全无机的，如氧化物或金属玻璃。了解混合玻璃的形成机制也将大大促进我们对一般玻璃形成知识的了解。” 该研究小组在英国使用钻石光源同步加速器在原子水平上研究了有机金属框架。 Diamond的物理科学部主任特雷弗·雷蒙教授评论说：“这项利用同步辐射完成的研究是个令人兴奋的例子，它加深了我们对玻璃性能的基本认识，也让我们看到了新材料实际应用的诱人前景。这项工作对尖端科学和通俗知识都有深远的影响。” 新的大批量制造技术可以在MOFs熔融之前通过交换不同的有机物和控制材料进出生产这种混合玻璃。