Cambridge / Jena(16.11.2020)有機和無機材料之間的聯(lián)系是自然界中的常見現(xiàn)象，例如在骨骼和骨骼結構的構造中。它們通常使僅一種類型的材料無法實現(xiàn)的性能組合成為可能。然而，在技術材料的開發(fā)中，這些所謂的混合材料今天仍然是一個重大挑戰(zhàn)。

新型混合玻璃材料

耶拿大學(德國)和劍橋大學(英國)的研究人員現(xiàn)在已經成功地創(chuàng)建了將有機和無機成分結合在一起的新型混合玻璃材料。為此，科學家使用了特殊的材料組合，可以在有機金屬玻璃和無機玻璃之間產生化學鍵。它們包括由有機金屬網絡(所謂的金屬有機框架)組成的材料(MOF)-最近一直在迅速增長的研究興趣中。這主要是因為它們的框架結構可以有針對性地創(chuàng)建，從單個分子的長度尺度到幾納米。這實現(xiàn)了對孔隙率的控制，該孔隙率的控制在孔的大小及其滲透性方面以及在孔表面上普遍存在的化學性質方面均可適用于多種應用。例如，可以設計用于氣體和液體的分離膜或存儲裝置，用于催化劑的載體或用于電能存儲裝置的新型部件。

“ MOF材料的化學設計遵循模塊化原理，根據該原理，無機節(jié)點通過有機分子相互連接以形成三維網絡。這導致了幾乎無限多種可能的結構。其中一些結構可以結晶MOF材料通常以粉末形式合成，而液態(tài)和玻璃態(tài)則提供了廣泛的加工選擇和潛在形狀，”英國劍橋大學的Louis Longley解釋說。

兩全其美

德國耶拿弗里德里希·席勒大學玻璃化學系主任，高級科學家考特尼·卡拉霍說：“將MOF衍生的玻璃與經典的無機玻璃材料結合在一起，可以使兩者兼具。” 例如，通過將塑料的沖擊和斷裂韌性與無機玻璃的高硬度和剛度相結合，這種復合玻璃可以顯著改善機械性能。確保所涉及的材料不會簡單地相互混合的決定性因素是在化學鍵之間形成一個接觸區(qū)域可以在有機金屬網絡和常規(guī)玻璃之間形成。耶拿大學玻璃化學教授Lothar Wondraczek解釋說：“只有通過這種方式，才能真正獲得新的性能，例如在電導率或機械電阻方面。”