• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  •  science >> Science >  >> Chimie
    Les aérogels absorbants montrent du muscle

    Un processus chimique simple développé à l'Université Rice crée des aérogels légers et hautement absorbants basés sur des cadres organiques covalents pour l'assainissement de l'environnement ou comme membranes pour les batteries et autres applications. Crédit :Jeff Fitlow

    Un processus chimique simple développé à l'Université Rice crée des aérogels légers et très absorbants qui peuvent être battus.

    Cadres organiques covalents (COF), des structures cristallines avec de fortes liaisons moléculaires, peut former un aérogel poreux à utiliser comme membrane personnalisée dans les batteries ou autres appareils ou comme absorbant pour éliminer les polluants de l'environnement.

    Les COF conventionnels sont généralement des poudres. Ingénieur chimiste et biomoléculaire Rafael Verduzco, les auteurs principaux et les étudiants diplômés de Rice Dongyang Zhu et Yifan Zhu et leurs collègues de la Brown School of Engineering de Rice ont découvert un moyen de synthétiser des aérogels COF qui peuvent être fabriqués sous n'importe quelle forme et de n'importe quelle taille, limité seulement par la chambre de réaction.

    Le processus rapporté dans l'American Chemical Society's Chimie des Matériaux utilise des monomères COF, un solvant et un catalyseur. Lorsqu'il est mélangé et chauffé à 80 degrés Celsius (176 degrés Fahrenheit), ils deviennent un gel uniforme. Le lavage et le séchage du gel pour éliminer le solvant laisse derrière lui l'aérogel en forme d'échafaudage avec des pores entre 20 et 100 microns.

    "Le gros avantage des polymères est qu'on peut les dissoudre dans un solvant, vous pouvez pulvériser un manteau, spin coat et trempez-les, et ils sont faciles et bon marché à utiliser, " a dit Verduzco. " Mais les COF ne le sont pas. C'est une poudre insoluble avec laquelle il est difficile de faire quoi que ce soit, mais ils sont vraiment prometteurs pour les applications car vous pouvez les concevoir ou les concevoir presque comme vous le souhaitez au niveau moléculaire. Ils sont comme des blocs Lego et vous pouvez choisir les formes moléculaires, tailles et caractéristiques que vous souhaitez inclure dans le matériau final.

    « Nous cherchions des moyens de rendre les COF plus faciles à utiliser, plus comme des polymères, et nous avons constaté que dans des conditions de réaction particulières, ils formeraient un gel, " dit-il. " Quand vous extrayez le solvant, vous obtenez cette mousse très légère, ou aérogel."

    Crédit :Université Rice

    Verduzco a déclaré que les aérogels COF pourraient être un ajout précieux aux absorbants industriels actuellement utilisés pour l'assainissement, car leurs structures poreuses peuvent être personnalisées.

    Le laboratoire a formulé six aérogels et trouvé leurs propriétés de remédiation avec divers colorants, les huiles et les nanoparticules d'or étaient bien meilleures et plus rapides que les poudres de COF. Dans un essai avec de la vapeur d'iode, un produit de la fission nucléaire, l'aérogel a absorbé 7,7 grammes d'iode par gramme d'aérogel, nettement mieux qu'une poudre de COF du même matériau.

    Les chercheurs ont découvert que les aérogels pouvaient être lavés et réutilisés au moins 10 fois sans se déformer. "Ils sont assez doux mais vous pouvez les écraser à la main et ils rebondissent, ", a déclaré Verduzco.

    Il voit un potentiel encore plus grand pour les COF en tant que membranes pour séparer les composants dans les batteries avancées, le sujet d'un récent article de synthèse dirigé par Dongyang Zhu en Matériaux fonctionnels avancés .

    Ils pourraient également imiter les membranes biologiques. "Personne n'a trouvé comment séparer efficacement un mélange d'ions ou de molécules qui ont à peu près la même taille et la même forme, mais avec cette classe de matériaux, nous pouvons contrôler avec précision la taille et la forme des pores, ", a déclaré Verduzco.

    "Les membranes biologiques séparent les ions de la même taille et se chargent par de petits changements dans la fonctionnalité des pores qui se lient préférentiellement à un ion ou à l'autre, " dit-il. " Je pense que nous pouvons commencer à fabriquer des matériaux synthétiques qui ont des propriétés similaires. "

    Le laboratoire développe une bibliothèque d'aérogels COF à tester dans des applications. "Il y a vraiment beaucoup à explorer ici, ", a déclaré Verduzco.


    © Science https://fr.scienceaq.com