Materialkemister i kungariket Saudiarabien har utvecklat en superporös fast substans som består av ett lapptäcke av metalljoner och organiska länkar (ett metall-organiskt ramverk, eller MOF) som kan suga upp till 200 % av sin egen vikt i luftfuktighet. Teknologin, presenteras 11 januari i tidskriften Chem , kan användas för att reglera fuktighetsnivåer, särskilt i begränsade miljöer som flygplanshytter och luftkonditionerade byggnader.

"Jag är inte förvånad över att MOF:er överträffar befintliga fasta ämnen i deras vattenkapacitetsupptag, " säger seniorförfattaren Mohamed Eddaoudi, vid King Abdullah University of Science and Technology. "MOFs modularitet, ultrahöga ytor, och stora porvolymer, kombinerat med förmågan att kontrollera porytans funktionalitet och porstorlek och form, placera MOF:er som potentiella kandidater för energieffektiva och kostnadseffektiva fuktkontrollsystem."

Permanent porösa superabsorberande material, med den kombinerade nödvändiga hydrolytiska stabiliteten och betydande vattenupptag, är utmanande att tillverka eftersom de flesta porösa fasta ämnen antingen är för täta eller för reaktiva mot vatten. Eddaoudi och hans medarbetare övervann detta problem med sin design av Cr- soc -MOF-1, en MOF som består av kromjoner sammanlänkade av karboxylatbaserade organiska ligander som lämnar väldefinierade burar och kanaler för vatten att samlas. Kromjonerna hålls på plats av karboxylatgrupper på ett bidentat sätt, bildar ett styvt hexakarboxylat-oxo-trinukleärt krom(III)-kluster, säkerställa att den resulterande Cr- soc -MOF-1-adsorbent har den erforderliga hydrolytiska stabiliteten.

Forskarna testade Cr- soc -MOF-1:s vattenadsorptionsegenskaper och fann att när den relativa luftfuktigheten ökar med upp till 55 %, den adsorberade mängden vatten ökar gradvis, följt av ett brant vattenupptag mellan 60 och 75 % relativ luftfuktighet. Som denna punkt, MOF når sin maximala kapacitet, där den kan fånga upp nästan dubbelt så stor vikt i adsorberat vatten (1,95 g/g). Märkligt nog, Cr- soc -MOF-1 bibehåller sin strukturella integritet och prestanda under mer än 100 testade vattenångadsorptions-desorptionscykler.

Nu när forskarna har ett material som lätt kan reglera luftfuktigheten (absorberar och desorberar), de är engagerade i ett samarbete för att utveckla sätt att skapa en fuktkontrollanordning.

"På 20 år gick vi från en folklore om att MOF:er inte är stabila och bara är vackra strukturer till MOF:er med oöverträffad hydrolytisk stabilitet och exceptionella egenskaper som är relevanta för energisäkerhet och miljömässig hållbarhet, " Eddaoudi säger. "Det råder ingen tvekan i mitt sinne om att framtiden för MOFs är ljus, och den enda begränsningen kommer att vara forskarens fantasi om var MOF:er kan distribueras effektivt och effektivt."