研究人员创建一种将有机和无机成分制成的新型复合玻璃材料

来自德国耶拿大学和英国剑桥大学的研究人员目前已经成功地创造出了一类新型复合玻璃材料,它将有机成分和无机成分结合在一起获得新的性能,例如在导电性或机械阻力方面。相关研究成果发表在 自然通讯 上。

为此,科学家们使用了特殊的材料组合,其中有机金属和无机玻璃之间可以产生化学键。他们包括由有机金属网络构成的材料–所谓的金属-有机框架(MOFs)–最近研究兴趣迅速增加。这主要是因为它们的框架结构可以有针对性地创建,从单个分子的长度尺度到几纳米。这实现了对孔隙率的控制,可以适应大量的应用,无论是在孔隙的大小和渗透性方面,还是在孔隙表面普遍存在的化学特性方面。例如,可以设计出气体和液体的分离膜或储存装置、催化剂的支撑物或电能储存装置的新型部件。

研究人员创建一种将有机和无机成分制成的新型复合玻璃材料
耶拿大学的Courtney Calahoo博士介绍了有机玻璃(l.)和无机玻璃(r.)-新型复合玻璃的两种原材料。

“MOF材料的化学设计遵循模块化原则,根据这一原则,无机节点通过有机分子相互连接,形成一个三维网络。这就导致了几乎无限多样的可能结构。其中少数结构可以通过热处理转化为玻璃态。英国剑桥大学的Louis Longley解释说:”虽然晶体MOF材料通常是以粉末形式合成的,但液态和玻璃态则提供了广泛的加工选择和潜在的形状。 获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

德国耶拿弗里德里希-席勒大学玻璃化学教席的高级科学家Courtney Calahoo说:”将这种MOF衍生玻璃与经典的无机玻璃材料结合起来,可以使两者兼具”。例如,这种复合玻璃可以将塑料的冲击和断裂韧性与无机玻璃的高硬度和高刚性相结合,从而使机械性能得到显著改善。确保所涉及的材料不是简单地相互混合的决定性因素是创造一个接触区域,在这个区域内,有机金属网络和传统玻璃之间可以形成化学键。”只有这样才能真正获得新的性能,例如在导电性或机械阻力方面,”耶拿玻璃化学教授Lothar Wondraczek解释说。

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