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新材料状态“蔑视”物理定律

时间：2021-09-08 18:25:16 来源：

压力诱导的过渡与近2倍的体积膨胀相关。虽然具有压力的体积增加是逆动式的，所以得到的新相含有大的填充孔，使得组合的固体+流体体积减小，并且通过渗透母相的空间填充的低效率被消除。

在一个新出版的研究中，来自Argonne国家实验室详细信息的研究人员如何似乎蔑视物理学法，利用静水压力使浓密的材料与渗透性原子框架成新的多孔材料。

兰吉特，伊利诺伊州 - 当你挤出某些东西时，它会变小。除非你在阿尔冈国家实验室。

在芝加哥实验室郊区，一群科学家似乎蔑视物理法律，并找到了一种施加压力的方法，以使材料膨胀而不是压缩/合同。

“这就像挤压一块石头并形成巨大的海绵，”美国能源实验室的化学家Karena Chapman说。“材料应该在压力下变得更密集。我们正在看到完全相反。压力处理材料具有原始状态的一半。这是对物理定律的反对。“

因为这种行为似乎是不可能的，查普曼和她的同事花了几年的测试并重新测试了材料，直到他们相信令人难以置信并理解如何不可能。对于每个实验，他们得到了相同的思维弯曲的结果。

“完全重新排列的材料中的债券”，“查普曼说。“这只是打击我的思绪。”

这一发现将不仅仅是重写科学教科书;它可以增加各种多孔框架材料，可用于制造，保健和环境可持续性。

科学家使用这些框架材料，它们的结构具有像海绵状孔，陷阱，储存和过滤材料。海绵状孔的形状使它们可用于特定分子，使其用作水过滤器，化学传感器和用于二氧化碳燃料电池的可压缩储存。通过剪裁释放率，科学家可以调整这些框架来提供药物，并开始生产从塑料到食物中的所有内容的化学反应。

“这不仅可以开辟新材料，也可以让我们可以访问可选择性和新释放费率的新结构，”Peter Chupas说，这是一个argonne化学家，帮助发现新材料。

该团队在5月22日在美国化学学会中发布了他们在题为“利用高压以产生孔隙率，多态性，无孔分子框架Zn（CN）2中的孔隙率，多态性和晶格膨胀”的文章中的作品的详细信息。

科学家们将氰化物，在氩气的先进光子源（APS）的金刚石砧座中使用的电镀材料中使用的材料，并施加0.9至1.8种千兆位的大压力，或大约9,000至18,000倍的大气压海平面。这种高压在批量储存系统的行业经济可重复的范围内。通过在挤压材料周围使用不同的流体，科学家们能够创造五个新的材料阶跃，其中两种阶段在常压下保留了它们的新多孔能力。使用的流体类型确定了海绵状孔的形状。这是第一次使静液压压力能够使具有互向原子框架的致密材料进入新型多孔材料。在AP的1-BM，11-ID-B和17-BM波束线上进行几种原位高压X射线粉末衍射实验以研究材料过渡。

“通过施加压力，我们能够将通常密集的无孔材料转化为一系列新的多孔材料，可以容纳两倍的东西，”查普曼说。“此违反的发现可能会增加可用多孔框架材料的量，这将大大扩大其在药物递送，封存，材料分离和催化中的使用。”

科学家们将继续在其他材料上测试新技术。

该研究由美国能源部科学厅资助。

出版物：Saul H.Lapidus等，“利用高压以产生孔隙率，多态性和晶格膨胀，在无孔分子框架Zn（CN）2中，”J.AM。化学。SOC。，2013,135（20），PP 7621-7628; DOI：10.1021 / JA4012707

图片：氩气国家实验室


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