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    Verres de fusion à partir de composés infusibles

    Vahid Nozari de l'Université d'Iéna utilise un microscope pour examiner le nouveau verre synthétique, qui se compose d'un composé métal-organique (MOF) non fusible. Crédit :Jens Meyer/Université d'Iéna

    Les lunettes sont un élément indispensable de la vie quotidienne. L'une des raisons les plus importantes à cela est que les objets en verre peuvent être fabriqués presque universellement et à moindre coût dans une grande variété de formes et de tailles en utilisant leurs fontes correspondantes. Le traitement en phase liquide (visqueuse) offre une polyvalence difficilement réalisable avec d'autres matériaux. Cependant, cela présuppose que le matériau à partir duquel le verre est fabriqué en termes de composition chimique puisse être fondu.

    Les composés de charpente dits organo-métalliques, en abrégé MOF, ont suscité beaucoup d'intérêt ces dernières années. En raison de leurs propriétés spéciales, ils sont considérés comme ayant un grand potentiel pour des applications futures dans les technologies énergétiques et environnementales, mais aussi comme composants de capteurs et dans les sciences biologiques et de la vie. Par exemple, Les MOF peuvent être utilisés comme matières premières pour les membranes filtrantes pour la séparation des gaz dans les procédés de combustion technique ou pour le traitement de l'eau. La base de la multitude d'applications possibles est avant tout une propriété exceptionnelle des MOF :leur porosité élevée et largement contrôlable. Les substances MOF sont constituées de particules inorganiques reliées par des molécules organiques pour former un réseau de pores. Les MOF étant majoritairement sous forme de poudre, un défi principal du domaine est de produire des composants en vrac. C'est là que les lunettes entrent en jeu.

    Compromis entre propriétés et aptitude au traitement

    Mais à part quelques exceptions, la porosité de toutes choses empêche les matériaux d'être fusibles et, Donc, transformable en composants de la forme souhaitée. Chimistes de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna, Allemagne, et l'Université de Cambridge, Royaume-Uni, ont maintenant trouvé une solution à ce problème. Ils rendent compte de leurs résultats de recherche dans le numéro actuel de Communication Nature .

    Afin de produire des composants pour applications industrielles à partir de MOF, ils peuvent être transformés en verres dits hybrides, par exemple. Pour faire ça, cependant, vous devez les faire fondre, un processus qui n'est pas simple dans ce cas précis. Jusque là, seule une poignée de candidats de cette classe de substances se sont en fait avérés fusibles. "Dans la plupart des matériaux MOF connus, la porosité élevée est l'une des raisons pour lesquelles - lors du chauffage - ils se décomposent thermiquement avant d'atteindre leur point de fusion, C'est, ils brûlent, " explique Vahid Nozari, doctorant au Laboratoire de science du verre de l'Université d'Iéna. C'est précisément la propriété qui rend ces matériaux si intéressants qui les empêche également d'être traités par la voie du verre.

    Identifier des combinaisons de liquides ioniques, Matrices MOF et conditions de fusion

    Alors comment faire fondre un matériau non fusible pour le façonner et le traiter à l'état liquide ? L'équipe dirigée par le professeur d'Iéna Lothar Wondraczek a maintenant trouvé une réponse à cette question. "Nous avons rempli les pores d'un liquide ionique qui stabilise la surface interne de telle sorte que la substance puisse enfin fondre avant même de se décomposer, " explique Wondraczek. Les chercheurs ont pu montrer comment normalement les substances non fusibles de la famille MOF des cadres d'imidazolate zéolitiques (ZIF) peuvent effectivement être converties à l'état liquide et, finalement, un verre. "De cette façon, le composant souhaité peut être obtenu, par exemple, sous la forme d'une membrane ou d'un disque. Les résidus du liquide ionique utilisé peuvent ensuite être lavés après la mise en forme."

    La clé des applications futures réside dans les interactions entre le liquide ionique et le matériau MOF. Ceux-ci déterminent la réversibilité du processus, c'est à dire., la possibilité de laver le liquide auxiliaire après le processus de fusion. Si les réactions ne sont pas adaptées, soit la surface des pores n'est pas suffisamment stabilisée, soit il existe une liaison chimique irréversible entre le MOF et des parties du liquide ionique. Par conséquent, combinaisons idéales de liquides, les matériaux de la matrice et les conditions de fusion doivent être identifiés en vue de l'application souhaitée, de sorte que les objets de grand volume deviendraient possibles.


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