由有机和无机成分制成的新型玻璃材料

Cambridge / Jena(16.11.2020)有机和无机材料之间的联系是自然界中的常见现象，例如在骨骼和骨骼结构的构造中。它们通常使仅一种类型的材料无法实现的性能组合成为可能。然而，在技术材料的开发中，这些所谓的混合材料今天仍然是一个重大挑战。

新型混合玻璃材料

耶拿大学(德国)和剑桥大学(英国)的研究人员现在已经成功地创建了将有机和无机成分结合在一起的新型混合玻璃材料。为此，科学家使用了特殊的材料组合，可以在有机金属玻璃和无机玻璃之间产生化学键。它们包括由有机金属网络(所谓的金属有机框架)组成的材料(MOF)-最近一直在迅速增长的研究兴趣中。这主要是因为它们的框架结构可以有针对性地创建，从单个分子的长度尺度到几纳米。这实现了对孔隙率的控制，该孔隙率的控制在孔的大小及其渗透性方面以及在孔表面上普遍存在的化学性质方面均可适用于多种应用。例如，可以设计用于气体和液体的分离膜或存储装置，用于催化剂的载体或用于电能存储装置的新型部件。

“ MOF材料的化学设计遵循模块化原理，根据该原理，无机节点通过有机分子相互连接以形成三维网络。这导致了几乎无限多种可能的结构。其中一些结构可以结晶MOF材料通常以粉末形式合成，而液态和玻璃态则提供了广泛的加工选择和潜在形状，”英国剑桥大学的Louis Longley解释说。

两全其美

德国耶拿弗里德里希·席勒大学玻璃化学系主任，高级科学家考特尼·卡拉霍说：“将MOF衍生的玻璃与经典的无机玻璃材料结合在一起，可以使两者兼具。” 例如，通过将塑料的冲击和断裂韧性与无机玻璃的高硬度和刚度相结合，这种复合玻璃可以显着改善机械性能。确保所涉及的材料不会简单地相互混合的决定性因素是在化学键之间形成一个接触区域可以在有机金属网络和常规玻璃之间形成。耶拿大学玻璃化学教授Lothar Wondraczek解释说：“只有通过这种方式，才能真正获得新的性能，例如在电导率或机械电阻方面。”

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