研究人员控制分子的自组装,形成一种超轻的多孔凝胶

2023年05月20日 阅读量:58

京都大学的研究人员开发了一种控制软多孔材料制造的新方法,克服了材料科学的主要挑战。

软、多孔、凝胶材料,结构稳定,虽然它们的小孔,有广泛的潜在应用。建筑绝缘、储能设备、航空航天技术,甚至环境清洁都可以受益于结合轻、灵活的材料。

金属-有机多面体被称为金属-有机多面体(MOPS)由于其有趣的形状和多孔性,分子组件已成为这些材料的主要竞争对手。然而,使用这些具有内部和可控孔隙率的组件来制造材料仍然是一个挑战。

京都大学综合细胞材料科学研究所(Icems)Shuhei Furukawa和日本和西班牙的同事找到了一种控制多孔凝胶合成的方法。

它们从长方形拖把开始,由铑原子和强羧酸键连接,具有高度的结构稳定性。拖把和有机“连接”分子被放置在液体溶剂中,以触发自组装过程。研究小组发现,连接剂逐渐添加到溶液中,并改变了溶液的温度,以控制球形颗粒的形成和大小。

研究人员发现,反应条件的微妙变化极大地影响了反应的结果。当研究小组在80岁时°在C的铑拖把溶液中加入大量的连接分子,然后迅速冷却到室温,形成凝胶。然后,研究小组用超临界二氧化碳处理凝胶。这种气体取代了凝胶的液体成分,形成了超轻的“气体凝胶”。

研究人员在发表在《自然通信》杂志上的研究报告中总结道:“我们认为,通过了解分子尺度几何与宏观形状之间的关系,我们可以在开发永久多孔、易于材料加工的软材料方面取得真正的进展。”他们说,他们的发现可能会导致软、灵活的材料具有永久的孔隙度。


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