传统玻璃的主要成分是二氧化硅,可是看过《星际迷航》的朋友或许记住其间提到过的某种“通明铝”资料。尽管“科幻照进实际”的工作不常有,可是最近,宾夕法尼亚州立大学的研讨人员们仍是取得了一项打破——打造了一种根据锌的“金属有机物玻璃”。这种资料叫做ZIF-62,结构式为被咪唑钠(imidazolate)和苯并咪唑(benzimidazolate)分子围住的一个锌原子。
了解玻璃工艺的朋友们,或许对制作的完好过程中掺杂的硼、聚合物、以及金属有一点形象。可是宾夕法尼亚州立大学的最新研讨,却是打造了一种全新的玻璃类型。
值得一提的是,这种新资料不只更易构成玻璃、柔韧性更强、而且与石英玻璃具有相同的金字塔形原子结构。(锌在极点,周围连结了四个有机化合物)
依照学界的界说,“玻璃”有必要足够滑润、非晶体结构,因此在出产的悉数过程中有必要十分小心肠做到平衡。不管运用何种资料,都有必要先加热到消融的程度、然后敏捷冷却(这样才不会有晶体的构成)。
换言之,某种资料具有防止结晶的办法,即被认作有构成玻璃的才干。传统工艺上,硅玻璃具有最佳的玻璃构成才干。可是研讨人员开销,ZIF-62的功能更优异。
实际上,ZIF-62的特性,现已逾越了现有的50种玻璃,而且比硅基玻璃愈加柔韧。通过调整配方,研讨人员发现,苯并咪唑(benzimidazolate)添加得越多、资料的玻璃构成才干就越佳。
当然,与通过数千年提纯改善的硅基玻璃工艺比较,ZIF-62 也不是没有缺陷。在开展的初期,新资料仍是难以与传统工艺打开有力竞赛的。为制作全新的金属有机玻璃,首先要构成有机化合物。
先将它与水合硝酸锌和一种溶剂相混合,然后以800 ℉(427 ℃)左右的温度加热很长一段时间,才干彻底消融。但假如温度超过了980 ℉(527 ℃),它又要开端汽化了。
现在研讨人员现已对ZIF-62的光学和机械功能进行了实验。不过在了解资料自身性质的一起,为了将来可以大规模出产,研讨团队也在寻觅有关办法。
论文合著者John C. Mauro表明:“这种玻璃宗族很是新颖,尽管咱们已确认了它的玻璃构成才干和其它一些特点,但仍是没有充分地描绘他的一切物质特性”。
在未来,研讨人员还方案对其它金属有机玻璃配方进行讨论,包含或许的钴基玻璃。有关这项研讨的概况,现已宣布在近来出书的《科学发展》(Science Advances)期刊上。