Ett nytt poröst material kan suga upp överdriven luftfuktighet i ett rum bara för att släppa ut det igen när luftfuktigheten sjunker. Nu har KAUST-forskare tagit fram ett metallorganiskt ramverk (MOF) -material som övervakar dess egna egenskaper.

MOF är en klass av mikroporösa material som består av enstaka metaller eller metallkluster sammankopplade med organiska länkmolekyler. Genom att variera metaller och organiska länkar, forskare kan exakt kontrollera formen, storlek och funktionalitet hos materialets mikroporsystem, vilket i sin tur påverkar materialets förmåga att adsorbera vissa molekyler. Olika MOF har utformats för att selektivt fånga koldioxid, till exempel. Andra har utformats för att adsorbera vattenånga.

Denna nya MOF kan reglera förhållanden perfekt inom fönstret för bekväma och hälsosamma fuktnivåer som fastställts av American Society of Heating, Kyl- och luftkonditioneringsingenjörer. Den kan användas för att modulera luftfuktighet i inomhusutrymmen, flygplanskabiner eller till och med rymdfärjor.

Guidad av MOF-designstrategierna utvecklade vid KAUST, Mohamed Eddaoudi och hans team i Advanced Membranes and Porous Materials Center använde den molekylära byggstensmetoden för att montera vattenstabil Y-shp-MOF-5. Detta är en mycket sammankopplad MOF där kluster baserade på sällsynta jordartsmetaller är sammankopplade med 12 organiska länkar.

"Y-shp-MOF-5 uppvisar exceptionellt beteende när den utsätts för vattenånga vid olika fuktighetsnivåer, "säger Eddaoudis doktorand Rasha Abdul Halim. MOF tog upp lite vatten i torr luft, men om den relativa luftfuktigheten överstiger 55 procent, materialets vattenabsorption steg kraftigt.

Anmärkningsvärt, om den relativa luftfuktigheten sjönk under 45 procent, MOF släppte sitt adsorberade vatten, vilket innebar att den autonomt upprätthöll relativ fuktighet inom det bekväma och säkra intervallet 45-65 procent. Det bibehöll denna prestanda även efter mer än 1000 vattenånga adsorptions-desorptionscykler. "Detta beteende är ovanligt för mikroporösa material, säger Youssef Belmabkhout, en senior forskare i Eddaoudis grupp.

"Fenomenen med vattenadsorption i Y-shp-MOF-5 är särpräglade, ", tillägger AbdulHalim. "Nyckeln till materialets låga vattenabsorption vid låg relativ luftfuktighet är dess relativt höga andel av hydrofoba organiska länkar, "säger hon." Endast vid högre vattenångtryck övervinns hydrofobiciteten när vattenmolekyler bildar snabbt växande kluster i MOF:s porer. "

"Y-shp-MOF-5:s unika beteende sätter den i framkant när det gäller energieffektiv teknik för autonoma fuktkontrollsystem i slutna utrymmen, "säger Eddaoudi, som också berättade för oss att teamet fortsätter utvecklingen av nya MOF med liknande adsorptions-desorptionsegenskaper, men med överlägsen vattenupptagningsförmåga.