據悉,京都大學的研究人員克服種種挑戰,開發出一種新方法來制備軟質多孔材料。柔軟,多孔的凝膠狀材料具有微小的空腔以及穩定的結構,廣泛的應用在建筑絕緣,儲能設備,航空航天技術等領域,甚至環境清潔都可以通過采用輕質和柔性材料而受益。
稱為金屬有機多面體(MOPs)的分子組裝由于其有趣的形狀和多孔性而成為這些材料的主要競爭者。但是,用具有固有和可控孔隙度的材料制造凝膠仍然是一個挑戰。
京都大學集成細胞材料科學研究所(iCeMS)的Shuhei Furukawa和他的同事發現了一種方法,通過使用有機連接劑自組裝來控制多孔凝膠的合成。 立方八面體形狀的MOP,由與強羧酸鹽鍵連接的銠原子組成,這使其具有高度的結構穩定性。將MOP置于具有有機“接頭”分子的液體溶劑中以觸發自組裝過程。研究小組發現,逐漸在溶液中加入連接劑并改變溶液的溫度使它們能夠控制形成的球形顆粒的形成和大小。
研究人員發現,反應條件的細微變化極大地影響了反應的結果。當團隊在80℃下向銠MOP溶液中加入大量連接分子,然后迅速冷卻至室溫時,會形成凝膠。隨后該團隊用超臨界二氧化碳處理凝膠,氣體取代了凝膠的液體成分,導致形成超輕的“氣凝膠”。
“我們設想,通過探討分子尺度幾何形狀與由此產生的宏觀形狀之間的關系,可以在軟材料的開發方面取得真正的進步,這種材料既具有永久多孔性又適合材料加工。”研究人員在他們的研究結果,發表在Nature Communications雜志上,題為《金屬有機多面體自組裝成內在微孔的超分子聚合物》。他們說,他們的發現對制造出具有永久孔隙的柔軟,柔韌的材料具有一定的推動作用。 |