用不可熔化的化合物熔化玻璃

眼镜是日常生活中不可或缺的一部分。造成这种情况的最重要原因之一是，可以使用相应的熔体几乎普遍且廉价地制造各种形状和尺寸的玻璃物体。在(粘性)液相中进行加工提供了其他材料难以实现的多功能性。然而，这前提是制造玻璃的材料在其化学成分方面完全可以熔化。

近年来，所谓的金属有机骨架化合物(简称 MOF)引起了人们的极大兴趣。由于它们的特殊性能，它们被认为在未来能源和环境技术、传感器组件以及生物和生命科学领域的应用中具有巨大的潜力。例如，MOF 可用作过滤膜的原材料，用于在技术燃烧过程中分离气体或用于水处理。众多可能应用的基础首先是 MOF 的一个突出特性：它们的高孔隙率且在很大程度上可控。MOF 物质由无机粒子组成，这些粒子通过有机分子连接形成孔隙网络。由于 MOF 主要是粉末形式，该领域的主要挑战是生产散装组件。

性能和可加工性之间的权衡

但除了少数例外，所有事物的孔隙率都会阻止材料熔化，从而无法加工成所需形状的组件。德国耶拿弗里德里希席勒大学和英国剑桥大学的化学家现在已经找到了解决这个问题的方法。他们在最新一期的《自然通讯》上报告了他们的研究成果。

例如，为了从 MOF生产用于工业应用的组件，可以将它们加工成所谓的混合玻璃。然而，要做到这一点，您必须将它们融化——在这种特定情况下，这个过程并不简单。到目前为止，实际上只有少数这类物质的候选物被证明是可熔化的。“在大多数已知的 MOF 材料中，高孔隙率是它们在加热时在达到熔点之前热分解的原因之一，也就是说，它们会燃烧，”玻璃科学实验室的博士生 Vahid Nozari 解释说。耶拿大学。正是这些特性使这些材料如此有趣，也阻止了它们使用玻璃工艺进行加工。

识别离子液体、MOF 基质和熔化条件的组合

那么，您如何使不可熔化的材料可熔化，以便在液态下对其进行成型和加工?由耶拿教授 Lothar Wondraczek 领导的团队现在找到了这个问题的答案。“我们用离子液体填充孔隙，以稳定内表面，使物质在分解之前最终可以熔化，”Wondraczek 解释说。研究人员能够展示来自 MOF 沸石咪唑酯骨架 (ZIF) 家族的非熔融物质实际上是如何转化为液态，最终转化为玻璃的。“通过这种方式，可以获得所需的组件，例如，以膜或盘的形式。然后可以在成型后洗掉所用离子液体的残留物。”

未来应用的关键是离子液体和 MOF 材料之间发生的相互作用。这些决定了过程的可逆性，即在熔化过程后洗掉辅助液体的可能性。如果反应不适应，要么孔隙表面不够稳定，要么在 MOF 和部分离子液体之间存在不可逆的化学键。因此，必须根据所需应用确定液体、基质材料和熔化条件的理想组合，从而使大体积物体成为可能。

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