جنرال لواء

العلماء يصنعون زجاجًا عضويًا معدنيًا جديدًا بخصائص تشكيل أفضل


اكتشف باحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا فئة جديدة من الزجاج مصنوعة من المعادن والمركبات العضوية. يتمتع هذا الزجاج الجديد بميزات ميكانيكية وبصرية أفضل عند مقارنته بأكثر من 50 نوعًا مختلفًا من الزجاج التقليدي.

أطلق العلماء على أبحاثهم اسم ZIF-62. النوع الجديد من الزجاج له نفس التركيب الذري للزجاج العادي ، والذي يتكون حول ذرات الزنك بدلاً من ذرات السيليكون.

يتشكل الزجاج الجديد بسرعة أكبر وهو أكثر مرونة من الزجاج العادي. الزجاج عبارة عن سائل موجود في صورة صلبة زائفة في درجات الحرارة العادية. عادة ما يتم إنشاؤه عن طريق التسخين المفرط للمواد الخام والتبريد الفائق لها بحيث تشكل بنية غير متبلورة غير موحدة في جميع أنحاء المادة الصلبة.

من السمات الرئيسية للزجاج السطح الأملس. يتم إنشاء كلتا السمتين السابقتين للزجاج فقط في عملية موازنة أثناء الإنتاج. يسمى فعل التوازن للمادة التي تتحايل على إنتاج الكريستال وتصنع مادة صلبة غير متبلورة بقدرتها على تشكيل الزجاج (GFA).

يدعي فريق البحث في ولاية بنسلفانيا أن ZIF-62 قد تجاوز GFA للعديد من المواد الزجاجية الموجودة. على عكس زجاج السيليكا التقليدي الذي يحتوي على السيليكون في المركز والمركبات غير العضوية المحيطة به ، يحتوي الزجاج الجديد على ذرة من الزنك محاطة بمركبين عضويين ، وهما benzimidazolate و imidazolate لإنشاء إطار معدني عضوي (MOF).

اكتشف الباحثون أيضًا أن زيادة كمية benzimidazolate ، زادت من GFA.

الإطار المعدني العضوي هو أساس المواد الزجاجية الجديدة مثل ZIF-62. لاحظ العلماء أن الأطر العضوية المعدنية تضيف عددًا أكثر قابلية للقياس الكمي إلى مؤشر قدرة تكوين الزجاج.

مؤشر قدرة تشكيل الزجاج هو النسبة بين درجة حرارة التزجج (تختلف عن انتقال التجميد) ودرجة حرارة الانصهار. يتم استخدامه لتحديد أفضل المواد الخام لصنع الزجاج.

تمكن العلماء من التحقق من أن ZIF-62 يحتوي على مؤشر لزوجة مرتفع جدًا مقارنة بالزجاج الأخرى (غير العضوية أو العضوية أو المعدنية) نظرًا لمرونته العالية ، قد يكون زجاج الإطار المعدني العضوي الجديد بديلاً أفضل لاستخدامه في كابل الألياف الضوئية للإنترنت عالي السرعة والتطبيقات المختلفة الأخرى مثل النوافذ المقاومة للكسر أو تقنية شاشة اللمس المرنة.

ومع ذلك ، لا تزال هناك بعض مشكلات الإنتاج. يجب تصنيعها أولاً. تتطلب المركبات العضوية مذيبًا يسمى N ، N’-dimethylformamide لتذوب وتحتاج إلى خلطها مع نترات الزنك المائية. بعد تحضير المحلول ، يجب تسخينه حوالي 427 درجة مئوية (700 كلفن) لفترة طويلة من الزمن ويجب ألا ترتفع درجة الحرارة أكثر من 527 درجة مئوية (800 كلفن) وإلا فإن المادة الخام تبدأ في التطاير و تصبح أبخرة.

يعمل فريق البحث على إيجاد طريقة فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير للإنتاج التجاري للزجاج الجديد. حتى الآن ، قاموا فقط بتحليل الميزات الميكانيكية والبصرية للزجاج الجديد.

ماورو ، مؤلف مشارك في الدراسة ، قال: "إن عائلة الزجاج هذه جديدة جدًا لدرجة أننا ، في حين أننا حددنا قدرتها على تشكيل الزجاج وبعض الخصائص الأخرى ، لم نقم بتمييز جميع خصائص المواد بشكل كامل". "هناك حاجة أيضًا إلى إجراء بحث حول كيفية توسيع نطاق هذه العملية للتصنيع."

شجع نجاح الزجاج القائم على الزنك الباحثين على العمل مع الزجاج القائم على الكوبالت وغيره من الزجاجات المختلفة.


شاهد الفيديو: الشيخ صالح الفوزان اسماء العلماء الثقات (كانون الثاني 2022).