Sono stati messi a punto strumenti di analisi chimica di precisione utilizzati sia dagli archeologi che dagli ingegneri dei materiali advert alta tecnologia prova della lavorazione del vetro sorprendentemente sofisticata in tutto il mondo antico. Vetro soffiato frittellato con additivi metallici tipo cobaltocreando vivaci tonalità blu, attraversato siti culturali lungo l’intera Through della Seta, risalenti al II millennio a.C. E sono stati trovati vetri intrecciati della tarda età del bronzo provenienti dall’Egitto e dalla Mesopotamia ramecreando scintillanti verdi smeraldo per il commercio con la Grecia micenea.
Ora gli scienziati in Germania e nel Regno Unito hanno adattato alcuni vecchi trucchi di questa chimica tradizionale della produzione del vetro per contribuire a promuovere un vero e proprio 21° secolo. risultato : struttura zeolitica imidazolata (ZIF) vetro realizzato per sensori, elettronica, catalizzatori e cattura del carbonio. Gli occhiali ZIF mescolano atomi di metallo e molecole organiche a base di carbonio, creando qualcosa di completamente nuovo categoria di vetro, uno senza silicio ma pieno di complesse strutture cristalline e pori microscopici pronti a intrappolare i gasoline serra per lo stoccaggio del carbonio o i fotoni di luce per le fibre ottiche.
Ma, purtroppo, il vetro ZIF e i suoi colleghi vetri con struttura metallo-organica (MOF) non sono stati così facili da produrre in serie o da mettere a punto. Fortunatamente, questi ricercatori hanno trovato un trucco letteralmente antichissimo sotto forma di composti benzimidazolati, che da tempo vengono utilizzati come additivi nella tradizionale produzione del vetro.
“Il vetro fa parte della civiltà umana da millenni”, ha detto in una conferenza stampa il chimico dell’Università di Birmingham Dominik Kubicki, coautore del nuovo studio. dichiarazione. “Dall’antica Mesopotamia ai moderni cavi in fibra ottica, piccole quantità di modificatori chimici facilitano la lavorazione del vetro e ne modificano le proprietà funzionali”, ha spiegato Kubicki.
Piccole stanze in case di vetro
Alla nice, Kubicki e i suoi colleghi volevano capire se potevano riprodurre alcuni degli stessi metodi di produzione su misura utilizzati per il vetro di silice su ZIF.
“Il nostro approccio si ispira al modo in cui i vetri di silicato convenzionali sono stati modificati: interrompendo la struttura della rete per ottimizzare il comportamento di fusione e le proprietà meccaniche”, ha spiegato in una dichiarazione Sebastian Henke, collaboratore di Kubicki e chimico presso l’Università TU di Dortmund in Germania.
“Il nostro studio mostra che lo stesso principio può essere trasferito ai vetri ibridi metallo-organici”, ha affermato Henke.
Il group di Henke e Kubicki ha utilizzato gli additivi benzimidazolato di sodio e benzimidazolato di litio nei loro esperimenti sulla produzione del vetro, testando come regolavano le proprietà di una forma di vetro ZIF noto come ZIF-62. Legato con zinco, questo vetro metallo-organico ha dato prova di sé abile nel separare selettivamente l’anidride carbonica dalle miscele di gasoline ricche di azoto (come l’aria che respiriamo) in un rapporto di 34,5 a uno.
Il benzimidazolato di sodio si è dimostrato in grado di aiutare a creare il vetro ZIF-62 in grado di assorbire l’anidride carbonica a velocità regolabili, rivelando un aumento di circa il 26% nel quantity totale degli spazi o dei pori speciali necessari per questo processo.
Entrambi gli additivi si sono dimostrati promettenti anche nel ridurre la temperatura di transizione vetrosa di ZIF-62, il calore al quale un vetro diventa flessibile e flessibile. Ma il benzimidazolato di sodio, in particolare, ha abbassato questa soglia chiave da 561 gradi Fahrenheit (294 gradi Celsius) a 322 gradi F (161 gradi C).
Kubicki ha osservato che i vetri MOF come ZIF-62 di solito “si ammorbidiscono solo a temperature elevate” intorno a 300 gradi C (572 gradi F), che è pericolosamente “vicino alla loro temperatura di degradazione, rendendo la produzione difficile e limitando un uso più ampio”.
“Questa scoperta apre nuove possibilità per futuri materiali advert alte prestazioni”, ha affermato.
Serragli di vetro
I check di personalizzazione del vetro condotti dai ricercatori forniscono un “quadro trasferibile” tra i tipi di vetro ZIF e MOF, come hanno scritto nel loro nuovo studio pubblicato questo mese sulla rivista Nature Chemistry. Questo successo apre la possibilità di provare nel prossimo futuro una serie di modificatori della vecchia scuola per la produzione del vetro su questi nuovi materiali.
Gli aspetti dei check di regolazione della dimensione dei pori, ha inoltre osservato il group, “sono paralleli al ben consolidato processo Vycor”, sviluppato negli anni ’30 dal chimico Martin Nordberg presso il gigante della vetreria Corning. Il vetro Vycor, oltre alle sue varianti a membrana porosa, si è dimostrato estremamente resistente sia al calore che agli acidi, rendendolo ideale per l’uso nei finestrini dei veicoli spaziali, come quelli utilizzati sui veicoli della NASA. Gemelli missioni.
Secondo l’Università di Birmingham, Henke, Kubicki e il loro group prevedono che la fase successiva di questo progetto richiederà di rendere i materiali più stabili e di testare “quanto siano utili nelle tecnologie del mondo reale”.
“Questo progresso avvicina gli occhiali MOF alla produzione del mondo reale”, ha affermato Henke.
