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【中玻網(wǎng)】傳統(tǒng)玻璃的主要成分是二氧化硅,但是看過(guò)《星際迷航》的朋友或許記得其中提到過(guò)的某種“透明鋁”材料。雖然“科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”的事情不常有,但是,賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員們還是取得了一項(xiàng)打破——打造了一種基于鋅的“金屬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系化合物玻璃”。這種材料叫做ZIF-62,結(jié)構(gòu)式為被咪唑鈉(imidazolate)和苯并咪唑(benzimidazolate)分子包圍的一個(gè)鋅原子。
ZIF-62是一種金屬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系化合物(1金屬原子+2種類型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系化合物)
熟悉玻璃工藝的朋友們,或許對(duì)制造過(guò)程中摻雜的硼、聚合物、以及金屬有一點(diǎn)印象。但是賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究,卻是打造了一種全新的玻璃類型。
值得一提的是,這種新材料不僅更易形成玻璃、柔韌性更強(qiáng)、而且與石英玻璃擁有相同的金字塔形原子結(jié)構(gòu)。(鋅在頂點(diǎn),旁邊連結(jié)了四個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系化合物)
按照學(xué)界的定義,“玻璃”必須足夠平滑、非晶體結(jié)構(gòu),因此在生產(chǎn)過(guò)程中必須非常小心地做到平衡。無(wú)論使用何種材料,都必須先加熱到融化的程度、然后迅速冷卻(這樣才不會(huì)有晶體的形成)。
換言之,某種材料擁有避免結(jié)晶的方法,即被認(rèn)作有形成玻璃的能力。傳統(tǒng)工藝上,硅玻璃擁有的玻璃形成能力。但是研究人員支出,ZIF-62的性能更加優(yōu)異。
實(shí)際上,ZIF-62的特性,已經(jīng)超越了現(xiàn)有的50種玻璃,并且比硅基玻璃更加柔韌。通過(guò)調(diào)整配方,研究人員發(fā)現(xiàn),苯并咪唑(benzimidazolate)添加得越多、材料的玻璃形成能力就越佳。
研究配圖-2:性質(zhì)變化分析圖(via:Science Advances)
當(dāng)然,與經(jīng)過(guò)數(shù)千年提純改進(jìn)的硅基玻璃工藝相比,ZIF-62也不是沒(méi)有缺點(diǎn)。在發(fā)展的初期,新材料還是難以與傳統(tǒng)工藝展開有力競(jìng)爭(zhēng)的。為了制造全新的金屬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系玻璃,首先要形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系化合物。
先將它與水合鋅和一種溶劑相混合,然后以800℉(427℃)左右的溫度加熱很長(zhǎng)一段時(shí)間,才能完全融化。但如果溫度超過(guò)了980℉(527℃),它又要開始汽化了。
目前研究人員已經(jīng)對(duì)ZIF-62的光學(xué)和機(jī)械性能進(jìn)行了試驗(yàn)。不過(guò)在了解材料本身性質(zhì)的同時(shí),為了將來(lái)能夠大規(guī)模生產(chǎn),研究團(tuán)隊(duì)也在尋找有關(guān)方法。
論文合著者John C.Mauro表示:“這種玻璃家族很是新穎,雖然我們已經(jīng)確定了它的玻璃形成能力和其它一些屬性,但還是沒(méi)有充分地描述他的所有物質(zhì)特性”。
在未來(lái),研究人員還計(jì)劃對(duì)其它金屬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系玻璃配方進(jìn)行探討,包括可能的鈷基玻璃。有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)期刊上。
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