Um novo material poroso pode absorver a umidade excessiva em uma sala apenas para liberá-la novamente quando a umidade cair. Agora, os pesquisadores do KAUST desenvolveram uma estrutura metal-orgânica (MOF) que monitora suas próprias propriedades.

MOFs são uma classe de materiais microporosos que consistem em metais únicos ou clusters de metal conectados por moléculas ligantes orgânicas. Variando metais e ligantes orgânicos, os pesquisadores podem controlar com precisão a forma, tamanho e funcionalidade do sistema de microporos do material, o que, por sua vez, afeta a capacidade do material de adsorver certas moléculas. Vários MOFs foram projetados para capturar seletivamente o dióxido de carbono, por exemplo. Outros foram projetados para adsorver o vapor de água.

Este novo MOF pode regular as condições perfeitamente dentro da janela de níveis de umidade confortável e saudável estabelecida pela American Society of Heating, Engenheiros de Refrigeração e Ar Condicionado. Pode ser usado para modular a umidade em espaços internos, cabines de aeronaves ou mesmo ônibus espaciais.

Orientado pelas estratégias de design do MOF desenvolvidas na KAUST, Mohamed Eddaoudi e sua equipe no Centro de Membranas Avançadas e Materiais Porosos usaram a abordagem de bloco de construção molecular para montar o Y-shp-MOF-5 estável à água. Este é um MOF altamente conectado no qual clusters baseados em metais de terras raras são conectados por 12 ligantes orgânicos.

"Y-shp-MOF-5 exibe um comportamento excepcional quando exposto ao vapor de água em diferentes níveis de umidade, "diz o aluno de PhD de Eddaoudi, Rasha Abdul Halim. O MOF pegou pouca água no ar seco, mas se a umidade relativa exceder 55 por cento, a adsorção de água do material aumentou abruptamente.

Notavelmente, se a umidade relativa caísse abaixo de 45 por cento, o MOF liberou sua água adsorvida, o que significava que mantinha de forma autônoma a umidade relativa dentro da faixa confortável e segura de 45-65 por cento. Ele manteve esse desempenho mesmo após mais de 1000 ciclos de adsorção-dessorção de vapor d'água. "Este comportamento é incomum para materiais microporosos, "diz Youssef Belmabkhout, pesquisador sênior do grupo de Eddaoudi.

"Os fenômenos com adsorção de água em Y-shp-MOF-5 são distintos na natureza, "AbdulHalim acrescenta." A chave para a baixa absorção de água do material em baixa umidade relativa é a proporção relativamente alta de ligantes orgânicos hidrofóbicos, ", diz ela." Somente na pressão de vapor de água mais alta a hidrofobicidade é superada, pois as moléculas de água formam aglomerados de crescimento rápido dentro dos poros do MOF. "

"O comportamento exclusivo do Y-shp-MOF-5 o coloca na vanguarda das tecnologias de eficiência energética para sistemas autônomos de controle de umidade em espaços fechados, "diz Eddaoudi, que também nos disse que a equipe está buscando o desenvolvimento de novos MOFs com propriedades semelhantes de adsorção-dessorção, mas com capacidade superior de captação de água.