Учёные упростили производство MOF-стекла для улавливания газа с помощью натрия и лития

MOF-стекло для улавливания газа стало проще в производстве благодаря добавкам натрия и лития. Новый подход снижает температуру обработки и приближает материалы к промышленному применению.

Учёные упростили производство MOF-стекла для улавливания газа с помощью натрия и лития
a glazier holding transparent panes in his hands

Исследователи нашли способ решить одну из главных проблем, мешающих широкому применению стекол на основе металлоорганических каркасов (MOF). Эти материалы давно рассматриваются как перспективные для улавливания газа, хранения водорода и создания функциональных покрытий, но их производство оставалось сложным и ограниченным из-за узкого температурного диапазона обработки.

Суть прорыва оказалась неожиданно простой и во многом вдохновлённой классическим стеклоделием. Команда показала, что добавление небольших количеств натрия или лития позволяет изменить поведение MOF-стекла при нагревании. Материал начинает размягчаться при более низкой температуре и становится более текучим, что существенно облегчает его формование без потери ключевых свойств.

Обычно такие стекла требуют температур выше 300 градусов Цельсия — почти на грани разрушения структуры. Это делает их промышленную обработку крайне неудобной. Однако введение химических модификаторов ослабляет внутреннюю сетку материала, создавая более гибкую структуру. В результате появляется тот самый технологический «запас прочности», которого раньше не хватало.

Этот принцип давно используется в традиционных силикатных стеклах, где небольшие добавки позволяют управлять механическими и термическими характеристиками. Теперь тот же подход успешно перенесли на гибридные материалы нового поколения. По словам Доминик Кубицки, это открывает возможность адаптировать свойства MOF-стекол под конкретные задачи, не жертвуя их функциональностью.

Особое внимание в работе уделялось материалу ZIF-62 — одному из немногих MOF-стекол, способных сохранять пористость после плавления и охлаждения. Именно эта пористая структура делает такие материалы ценными для разделения газов и катализа, но до сих пор их внедрение тормозилось технологическими ограничениями.

Чтобы понять, как именно работают добавки, учёные провели серию экспериментов с использованием спектроскопии и вычислительного моделирования. Выяснилось, что ионы натрия не просто заполняют пустоты, а частично замещают атомы цинка в структуре, делая её менее жёсткой и более податливой при нагревании. Это объясняет улучшение текучести и снижение температуры обработки. Хотя технология всё ещё требует дальнейшей доработки, сам факт её работоспособности уже приближает MOF-стекла к реальному промышленному применению — от фильтрации газов до энергетических систем будущего.

Читайте также

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе