Os óculos são uma parte indispensável da vida cotidiana. Uma das razões mais importantes para isso é que os objetos de vidro podem ser fabricados quase universalmente e de forma barata em uma ampla variedade de formas e tamanhos usando seus fundidos correspondentes. O processamento na fase líquida (viscosa) oferece uma versatilidade que dificilmente pode ser alcançada com outros materiais. Contudo, isso pressupõe que o material do qual o vidro é feito, em termos de sua composição química, possa ser fundido.

Os chamados compostos de estrutura metal-orgânica - em suma MOFs - têm atraído muito interesse nos últimos anos. Devido às suas propriedades especiais, eles são considerados como tendo um grande potencial para futuras aplicações em energia e tecnologia ambiental, mas também como componentes de sensores e nas ciências biológicas e biológicas. Por exemplo, MOFs podem ser usados ​​como materiais de partida para membranas de filtro para separar gases em processos técnicos de combustão ou para tratamento de água. A base para a multiplicidade de aplicações possíveis é, acima de tudo, uma propriedade notável dos MOFs:sua porosidade alta e amplamente controlável. As substâncias MOF consistem em partículas inorgânicas que são conectadas por moléculas orgânicas para formar uma rede de poros. Como os MOFs são predominantemente em forma de pó, um dos principais desafios do campo é produzir componentes a granel. É aqui que os óculos entram em jogo.

Trade-off entre propriedades e processabilidade

Mas, com exceção de algumas exceções, a porosidade de todas as coisas impede que os materiais sejam derretíveis e, portanto, processável em componentes da forma desejada. Químicos da Universidade Friedrich Schiller em Jena, Alemanha, e a Universidade de Cambridge, Reino Unido, agora encontraram uma solução para este problema. Eles relatam os resultados de suas pesquisas na edição atual da Nature Communications .

Para produzir componentes para aplicações industriais a partir de MOFs, eles podem ser processados ​​nos chamados vidros híbridos, por exemplo. Para fazer isso, Contudo, você tem que derretê-los - um processo que não é simples neste caso específico. Até aqui, apenas um punhado de candidatos desta classe de substâncias demonstrou ser realmente fundível. "Na maioria dos materiais MOF conhecidos, a alta porosidade é uma das razões que, ao aquecer, eles se decompõem termicamente antes de atingir seu ponto de fusão, isso é, eles queimam, "explica Vahid Nozari, Doutoranda do Laboratório de Ciência do Vidro da Universidade de Jena. É justamente a propriedade que torna esses materiais tão interessantes que também os impede de serem processados ​​pela rota do vidro.

Identificação de combinações de líquidos iônicos, Matrizes MOF e condições de fusão

Então, como você faz um material fundível não derretível para moldá-lo e processá-lo em seu estado líquido? A equipe liderada pelo professor Lothar Wondraczek de Jena agora encontrou uma resposta para essa pergunta. "Preenchemos os poros com um líquido iônico que estabiliza a superfície interna de tal forma que a substância pode finalmente derreter antes mesmo de se decompor, ", explica Wondraczek. Os pesquisadores conseguiram mostrar como as substâncias normalmente não derretíveis da família MOF de estruturas de imidazolato zeolítico (ZIFs) podem realmente ser convertidas em um estado líquido e, finalmente, um copo. "Desta maneira, o componente desejado pode ser obtido, por exemplo, na forma de uma membrana ou de um disco. Os resíduos do líquido iônico empregado podem então ser lavados após a modelagem. "

A chave para aplicações futuras são as interações que ocorrem entre o líquido iônico e o material MOF. Eles determinam a reversibilidade do processo, ou seja, a possibilidade de lavagem do líquido auxiliar após o processo de fusão. Se as reações não forem adaptadas, a superfície dos poros não está adequadamente estabilizada ou há uma ligação química irreversível entre o MOF e partes do líquido iônico. Portanto, combinações ideais de líquidos, materiais da matriz e condições de fusão devem ser identificados com vistas à aplicação desejada, para que objetos de grande volume se tornassem possíveis.