Un nouveau matériau poreux peut absorber une humidité excessive dans une pièce pour la libérer à nouveau lorsque l'humidité baisse. Aujourd'hui, les chercheurs de la KAUST ont mis au point un matériau de structure métallo-organique (MOF) qui surveille ses propres propriétés.

Les MOF sont une classe de matériaux microporeux constitués de métaux uniques ou d'amas métalliques reliés par des molécules de liaison organiques. En variant les métaux et les linkers organiques, les chercheurs peuvent contrôler avec précision la forme, taille et fonctionnalité du système de micropores du matériau, ce qui à son tour affecte la capacité du matériau à adsorber certaines molécules. Divers MOF ont été conçus pour capturer sélectivement le dioxyde de carbone, par exemple. D'autres ont été conçus pour adsorber la vapeur d'eau.

Ce nouveau MOF peut réguler parfaitement les conditions dans la fenêtre de niveaux d'humidité confortables et sains établis par l'American Society of Heating, Ingénieurs en réfrigération et climatisation. Il pourrait être utilisé pour moduler l'humidité dans les espaces intérieurs, cabines d'avions ou encore navettes spatiales.

Guidé par les stratégies de conception MOF développées à KAUST, Mohamed Eddaoudi et son équipe du Centre Advanced Membranes and Porous Materials ont utilisé l'approche des blocs de construction moléculaires pour assembler le Y-shp-MOF-5 stable à l'eau. Il s'agit d'un MOF hautement connecté dans lequel des clusters à base de métaux de terres rares sont connectés par 12 linkers organiques.

"Y-shp-MOF-5 présente un comportement exceptionnel lorsqu'il est exposé à la vapeur d'eau à différents niveaux d'humidité, " dit le doctorant d'Eddaoudi Rasha Abdul Halim. Le MOF a pris peu d'eau dans l'air sec, mais si l'humidité relative dépasse 55 pour cent, l'adsorption d'eau du matériau a fortement augmenté.

Remarquablement, si l'humidité relative descendait en dessous de 45 pour cent, le MOF a libéré son eau adsorbée, ce qui signifiait qu'il maintenait de manière autonome l'humidité relative dans la plage confortable et sûre de 45 à 65 %. Il a conservé cette performance même après plus de 1000 cycles d'adsorption-désorption de vapeur d'eau. « Ce comportement est inhabituel pour les matériaux microporeux, " dit Youssef Belmabkhout, un chercheur senior dans le groupe d'Eddaoudi.

"Les phénomènes d'adsorption d'eau dans Y-shp-MOF-5 sont de nature distincte, " AbdulHalim ajoute. " La clé de la faible absorption d'eau du matériau à faible humidité relative est sa proportion relativement élevée de liants organiques hydrophobes, " dit-elle. " Ce n'est qu'à une pression de vapeur d'eau plus élevée que l'hydrophobie est surmontée, car les molécules d'eau forment des grappes à croissance rapide dans les pores du MOF. "

« Le comportement unique du Y-shp-MOF-5 le place à la pointe des technologies écoénergétiques pour les systèmes autonomes de contrôle de l'humidité dans les espaces clos, " dit Eddaoudi, qui nous a également indiqué que l'équipe poursuivait le développement de nouveaux MOF avec des propriétés d'adsorption-désorption similaires, mais avec une capacité d'absorption d'eau supérieure.