Una nueva técnica podría permitir el diseño de gafas de híbridos y revolucionar storageUniversity de gas de Cambridge

Un nuevo método de fabricación de vidrio podría conducir a la producción de gafas de diseño ” con aplicaciones en fotónica avanzada, facilitando al mismo tiempo también la captura de carbono a escala industrial y de almacenamiento. Un equipo internacional de investigadores, escribiendo hoy en el journalNature Comunicaciones, informan cómo han logrado utilizar una relativamente nueva familia de materiales porosos similares a esponjas para desarrollar nuevos vasos híbridos.

El trabajo gira en torno a una familia de compuestos llamados armazones organometálicos (MOF), que son estructuras en forma de jaula que consta de iones metálicos, unidos por enlaces orgánicos. Sus propiedades porosas han llevado a aplicación propuesta en la captura de carbono, el almacenamiento de hidrógeno y separaciones de gases tóxicos, debido a su capacidad para adsorber y almacenar pre-seleccionado moléculas diana, como un edificio de un tamiz que discrimina no sólo en tamaño, sino también química selectivamente identidad.

Sin embargo, desde su descubrimiento de un cuarto de siglo atrás, su potencial para uso industrial a gran escala ha sido limitado debido a las dificultades en la producción de revestimientos, películas delgadas, estructuras en forma de ” fibrosos o de otro tipo de los polvos producidos por síntesis química. Estas limitaciones surgen de las propiedades térmicas y mecánicas relativamente pobres de MOF en comparación con materiales tales como cerámicas o metales, y tienen en el pasado dio lugar a colapso estructural durante las técnicas de post-procesamiento, tales como la sinterización o fusión de colada.

Ahora, un equipo de investigadores de Europa, China y Japón ha descubierto que la selección cuidadosa de MOF y calefacción bajo argón parece elevar su temperatura de descomposición lo suficiente para permitir la fusión, en lugar de los polvos de descomponerse. Los líquidos formados tienen el potencial de ser en forma de, fundido y se recristalizó, para permitir a las estructuras sólidas con usos en la separación y el almacenamiento de gas.

El Dr. Thomas Bennett, del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Cambridge, dice: “Los métodos tradicionales utilizados en estado fundido a presión de metales o sinterización de la cerámica causan el colapso estructural de MOF debido a las estructuras degradar térmicamente a bajas temperaturas. A través de la exploración de la superficie de contacto entre la fusión, la recristalización y la descomposición térmica, que ahora deberíamos ser capaces de fabricar una variedad de formas y estructuras que antes no eran posibles, haciendo que las aplicaciones de MOF industrialmente más relevante “.

Igualmente importante, dicen los investigadores, los vasos que pueden ser producidas por el enfriamiento rápido de los líquidos son en sí mismos una nueva categoría de materiales. Además la adaptación de las funcionalidades químicas puede ser posible mediante la utilización de la facilidad con la que los diferentes elementos pueden ser incorporados en los MOF antes de la fusión y enfriamiento.

El profesor de la Universidad de Yuanzheng Yue Aalborg añade: “Una segunda faceta de la obra se encuentra en los propios vasos, que aparecen distinta de las categorías existentes. La formación de vasos que contienen metal altamente intercambiables y componentes orgánicos, en es muy inusual, ya que son normalmente ya sea puramente orgánico, por ejemplo en la celda solar polímeros conductores, o totalmente inorgánicos, tales como vidrios de óxidos o metálicos. La comprensión de los mecanismos de formación de vidrio híbrido también contribuirá en gran medida a nuestro conocimiento de formadores de vidrio en general “.

El uso de las capacidades avanzadas de sincrotrón en el Reino Unido, Diamond Light Source, el equipo fue capaz de escudriñar los marcos orgánicos de metal con detalle atómico. El profesor Trevor Rayment, Director de Ciencia Física en Diamond, comenta: “Este trabajo es un ejemplo interesante de cómo el trabajo con radiación sincrotrón que profundiza nuestra comprensión fundamental de las propiedades de los vidrios también produce perspectivas tentadoras de las aplicaciones prácticas de los nuevos materiales. Este trabajo podría tener un impacto duradero en ambas fronteras del conocimiento “.

Los investigadores creen que la nueva técnica podría abrir la posibilidad de la producción de vidrios ” diseñados químicamente mediante el cual diferentes metales o compuestos orgánicos se intercambian en o fuera de los MOF, antes de la fusión.

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