Glasögon är en oumbärlig del av vardagen. En av de viktigaste orsakerna till detta är att glasföremål kan tillverkas nästan universellt och billigt i en mängd olika former och storlekar med hjälp av motsvarande smälter. Bearbetning i (viskös) vätskefas erbjuder en mångsidighet som knappast kan uppnås med andra material. Dock, detta förutsätter att materialet från vilket glaset är tillverkat med avseende på dess kemiska sammansättning överhuvudtaget kan smälta.

Så kallade metallorganiska ramföreningar-i korta MOF-har väckt stort intresse de senaste åren. På grund av deras speciella egenskaper, de anses ha stor potential för framtida applikationer inom energi och miljöteknik, men också som sensorkomponenter och inom bio- och biovetenskaperna. Till exempel, MOF kan användas som utgångsmaterial för filtermembran för separering av gaser i tekniska förbränningsprocesser eller för vattenbehandling. Grunden för de många möjliga tillämpningarna är framför allt en enastående egenskap hos MOF:deras höga och i stort sett kontrollerbara porositet. MOF -ämnen består av oorganiska partiklar som är förbundna med organiska molekyler för att bilda ett nätverk av porer. Eftersom MOF huvudsakligen finns i pulverform, en primär utmaning för fältet är att producera bulkkomponenter. Det är här glasögon spelar in.

Avvägning mellan fastigheter och bearbetbarhet

Men förutom några få undantag, porositeten hos alla saker förhindrar att materialen smälter och Således, bearbetas till komponenter av önskad form. Kemister från Friedrich Schiller University i Jena, Tyskland, och University of Cambridge, Storbritannien, har nu hittat en lösning på detta problem. De rapporterar om sina forskningsresultat i det aktuella numret av Naturkommunikation .

För att producera komponenter för industriella applikationer från MOF, de kan bearbetas till så kallade hybridglasögon, till exempel. Att göra detta, dock, du måste smälta dem - en process som inte är enkel i detta specifika fall. Än så länge, endast en handfull kandidater av denna klass av ämnen har faktiskt visat sig vara smältbara. "I de flesta kända MOF -material, den höga porositeten är en av anledningarna till att de vid uppvärmning sönderdelas termiskt innan de når sin smältpunkt, det är, de brinner, "förklarar Vahid Nozari, doktorand vid Laboratory of Glass Science vid University of Jena. Det är just egenskapen som gör dessa material så intressanta som också hindrar dem från att bearbetas med glasrutten.

Identifiera kombinationer av joniska vätskor, MOF -matriser och smältförhållanden

Så hur gör man ett icke smältbart material smältbart för att forma och bearbeta det i flytande tillstånd? Teamet som leds av Jena -professorn Lothar Wondraczek har nu hittat ett svar på denna fråga. "Vi fyllde porerna med en jonisk vätska som stabiliserar den inre ytan på ett sådant sätt att ämnet äntligen kan smälta innan det ens bryts ner, "förklarar Wondraczek. Forskarna kunde visa hur normalt icke-smältbara ämnen från MOF-familjen av zeolitiska imidazolatramar (ZIF) faktiskt kan omvandlas till ett flytande tillstånd och, till sist, ett glas. "På det här sättet, den önskade komponenten kan erhållas, till exempel, i form av ett membran eller en skiva. Rester av den använda joniska vätskan kan sedan tvättas ut efter formning. "

Nyckeln till framtida applikationer är interaktionerna mellan den joniska vätskan och MOF -materialet. Dessa bestämmer processens reversibilitet, d.v.s. möjligheten att tvätta ut hjälpvätskan efter smältprocessen. Om reaktionerna inte anpassas, antingen är porytan inte tillräckligt stabiliserad eller så finns det en irreversibel kemisk bindning mellan MOF och delar av den joniska vätskan. Därför, perfekta kombinationer av vätskor, matrismaterial och smältförhållanden måste identifieras med tanke på önskad applikation, så att stora volymobjekt skulle bli möjliga.