Cambridge/Jena (16.11.2020) Les liens entre les matériaux organiques et inorganiques sont un phénomène courant dans la nature, par exemple., dans la construction des os et des structures squelettiques. Ils permettent souvent des combinaisons de propriétés qui ne pourraient pas être obtenues avec un seul type de matériau. Dans le développement de matériaux technologiques, cependant, ces matériaux dits hybrides représentent encore aujourd'hui un enjeu majeur.

Une nouvelle classe de matériaux verriers hybrides

Des chercheurs des universités d'Iéna (Allemagne) et de Cambridge (GB) ont maintenant réussi à créer une nouvelle classe de matériaux verriers hybrides qui combinent des composants organiques et inorganiques. Pour faire ça, les scientifiques utilisent des combinaisons de matériaux spéciales dans lesquelles des liaisons chimiques entre les verres organométalliques et inorganiques peuvent être générées. Ils comprenaient des matériaux composés de réseaux organométalliques, appelés structures métallo-organiques (MOF), qui ont récemment suscité un intérêt croissant pour la recherche. Ceci est principalement dû au fait que leurs structures cadres peuvent être créées de manière ciblée, de l'échelle de longueur des molécules individuelles jusqu'à quelques nanomètres. On obtient ainsi un contrôle de la porosité adaptable à un grand nombre d'applications, tant au niveau de la taille des pores que de leur perméabilité, et en termes de propriétés chimiques prévalant sur les surfaces des pores. Par exemple, membranes séparatrices ou dispositifs de stockage de gaz et de liquides, des supports pour catalyseurs ou de nouveaux types de composants pour dispositifs de stockage d'énergie électrique peuvent être conçus.

"La conception chimique des matériaux MOF suit un principe modulaire, selon laquelle des nœuds inorganiques sont reliés les uns aux autres par des molécules organiques pour former un réseau tridimensionnel. Il en résulte une variété presque infinie de structures possibles. Quelques-unes de ces structures peuvent être converties en un état vitreux par traitement thermique. Alors que les matériaux MOF cristallins sont généralement synthétisés sous forme de poudre, les états liquide et vitreux ouvrent un large éventail d'options de traitement et de formes potentielles, " explique Louis Longley de l'Université de Cambridge, ROYAUME-UNI.

Le meilleur des deux mondes combinés

"La combinaison de tels verres dérivés du MOF avec des matériaux verriers inorganiques classiques pourrait permettre de combiner le meilleur des deux mondes, " dit Courtney Calahoo, chercheur principal à la chaire de chimie du verre de l'université Friedrich Schiller d'Iéna, Allemagne. Par exemple, les verres composites de ce type pourraient conduire à des propriétés mécaniques considérablement améliorées en combinant la ténacité aux chocs et à la rupture des plastiques avec la dureté et la rigidité élevées des verres inorganiques. L'élément décisif pour s'assurer que les matériaux impliqués ne sont pas simplement mélangés entre eux est la création d'une zone de contact au sein de laquelle des liaisons chimiques peuvent se former entre le réseau organométallique et le verre conventionnel. "Ce n'est qu'ainsi que l'on peut vraiment obtenir de nouvelles propriétés, par exemple en conductivité électrique ou en résistance mécanique, " explique Lothar Wondraczek, Professeur de chimie du verre à Iéna.