Этот материал называется металлоорганическим каркасом или MOF — возможно, не столь привычным веществом, как пластик, но тем, который может оказаться столь же полезным. Их легко сделать, они недороги, а некоторые из них хорошо улавливают определенный газ из воздуха.На микроскопическом уровне MOF выглядят как строящиеся здания — подумайте о стальных балках с пространством между ними.
Особый талант MOF заключается в том, чтобы позволить текучей среде течь через их пространства, в то время как их балки притягивают определенную часть текучей среды и удерживают ее, пока остальная часть текучей среды течет мимо. Минфины уже являются перспективными кандидатами на переработку нефти и других углеводородов.MOF привлекли внимание группы ученых из NIST и Американского университета, потому что они также могут быть хорошей основой для недорогой сенсорной технологии. Например, некоторые MOF хорошо отфильтровывают метан или углекислый газ, оба из которых являются парниковыми газами.
Большая проблема заключается в том, что недавно изготовленные MOF представляют собой крошечные частицы, которые в массе имеют консистенцию пыли. К тому же сложно создать пригодный для использования датчик из материала, который скользит сквозь пальцы.Чтобы решить эту проблему, команда решила попробовать смешать MOF с пластиком, который используется в трехмерных принтерах. Мало того, что принтер придает пластику любую форму, какую пожелает команда, но и сам пластик достаточно проницаем, чтобы пропускать газы прямо через него, где MOF могут улавливать определенные молекулы газа, которые команда хочет обнаружить.
Вопрос был в том, будут ли MOF работать в миксе?Новая исследовательская работа команды показывает, что эта идея перспективна не только для зондирования, но и для других приложений. Это демонстрирует, что MOF и пластик хорошо ладят друг с другом; например, MOF не оседает на дно пластика при его расплавлении, а остается равномерно распределенным в смеси.
Затем команда перешла к смешиванию с определенным MOF, который хорошо улавливает газообразный водород, и провела испытания, чтобы увидеть, насколько хорошо затвердевшая смесь может хранить водород.«Автомобильная промышленность все еще ищет недорогой и легкий способ хранения топлива в автомобилях, работающих на водороде», — сказал ученый-сенсор NIST Зишан Ахмед. «Мы надеемся, что пластиковая пластиковая пластина может стать основой топливного бака».В документе также показано, что при воздействии газообразного водорода твердая смесь удерживает более чем в 50 раз больше водорода, чем один пластик, что указывает на то, что MOF по-прежнему эффективно функционируют, находясь внутри пластика.
Это многообещающие результаты, но еще недостаточно для топливного элемента.Ахмед сказал, что члены его команды настроены оптимистично, что идея может быть улучшена настолько, чтобы быть практичной.
Они уже основали свои первоначальные исследования во второй, готовящейся к выходу статье, в которой исследуется, насколько хорошо два других MOF могут поглощать газообразный азот, а также водород, а также показано, как сделать смеси MOF-пластик невосприимчивыми к разрушающему воздействию влажности. В настоящее время команда сотрудничает с другими исследовательскими группами NIST для разработки датчиков на основе MOF.
«Цель состоит в том, чтобы найти способ хранения, который может содержать 4,5 процента водорода по весу, а у нас сейчас немного меньше одного процента», — сказал он. «Но с точки зрения материалов, нам не нужно делать такого резкого улучшения, чтобы достичь цели. Поэтому мы видим, что стекло — или пластик — уже наполовину заполнено».