Der Hauptbestandteil von traditionellem Glas ist Siliziumdioxid, aber Freunde, die Star Trek gesehen haben, erinnern sich vielleicht an einige der erwähnten "transparenten Aluminium" -Materialien. Obwohl "Science Fiction in die Wirklichkeit scheint" ist nicht immer der Fall, aber kürzlich, Forscher an der Penn State University haben auch einen Durchbruch erzielt - ein Zink-basiertes "metallorganisches Verbundglas" zu schaffen. Dieses Material heißt ZIF-62 und seine Strukturformel ist Imidazolat und Benzimidazol ( Benzimidazolat) Ein Zinkatom, umgeben von Molekülen.
ZIF-62 ist eine metallorganische Verbindung (1 Metallatom + 2 Arten von organischen Verbindungen)
Freunde, die mit dem Glasprozess vertraut sind, können einen kleinen Eindruck von Bor, Polymeren und Metallen haben, die dem Herstellungsprozess hinzugefügt werden, aber die neueste Forschung an der Penn State University hat einen brandneuen Glastyp geschaffen.
Es ist erwähnenswert, dass dieses neue Material nicht nur leichter zu formen und flexibler ist, sondern auch die gleiche pyramidale atomare Struktur wie Quarzglas hat (Zink liegt am Scheitel und vier organische Verbindungen liegen daneben)
Nach der Definition der Wissenschaft muss "Glas" ausreichend glatt und nicht kristallin sein, so dass es im Produktionsprozess sorgfältig ausgewogen werden muss. Unabhängig von der Art des verwendeten Materials muss es bis zum Schmelzen erhitzt und dann schnell abgekühlt werden Es wird keine Kristallbildung geben).
Mit anderen Worten, ein bestimmtes Material hat eine Methode zur Vermeidung von Kristallisation, das heißt, es hat die Fähigkeit, Glas zu bilden.In dem traditionellen Prozess hat Siliziumglas die beste Glasbildungsfähigkeit.Doch die Forscher gaben mehr aus und die Leistung von ZIF-62 ist noch besser.
Tatsächlich haben die Eigenschaften von ZIF-62 die bestehenden 50 Glasarten übertroffen und sind flexibler als Glas auf Siliziumbasis.Mit der Anpassung der Formel fanden die Forscher heraus, dass, je mehr Benzimidazolat zugegeben wird, das Glas des Materials gebildet wird. Je besser die Fähigkeit.
Studie Diagramm 2: Nature Change Analysis Diagram (über: Science Advances)
Natürlich ist ZIF-62 nicht ohne Nachteile, verglichen mit dem Glasprozess auf Siliziumbasis, der seit Tausenden von Jahren gereinigt und veredelt wurde.In den frühen Phasen der Entwicklung hatten neue Materialien immer noch Schwierigkeiten, mit den herkömmlichen Verfahren effektiv zu konkurrieren. Vor allem um organische Verbindungen zu bilden.
Es wird zuerst mit hydratisiertem Zinknitrat und einem Lösungsmittel gemischt und dann für eine lange Zeit auf eine Temperatur von ungefähr 800ºF (427ºC) erhitzt, um vollständig zu schmelzen, aber wenn die Temperatur 980ºF (527ºC) übersteigt, wird es Begann zu verdampfen.
Zur Zeit haben Forscher Experimente zu den optischen und mechanischen Eigenschaften von ZIF-62 durchgeführt, doch während das Material erforscht wird, sucht das Forschungsteam auch nach Möglichkeiten, es in Zukunft in Serie zu produzieren.
Der Co-Autor der Arbeit, John C. Mauro, sagte: "Diese Glasfamilie ist sehr neuartig. Obwohl wir bereits ihre Glasbildungsfähigkeit und andere Eigenschaften bestimmt haben, beschreiben wir noch nicht alle ihre Materialeigenschaften vollständig."
Zukünftig planen die Forscher auch, andere metallorganische Glasformulierungen zu untersuchen, einschließlich eines möglichen kobaltbasierten Glases.Details dieser Forschung wurden in der kürzlich veröffentlichten Zeitschrift "Science Advances" veröffentlicht.
