2018第十二届中国(上海)国际有色金属工业展览会|2018有色金属展览会|上海有色金属展|2018金属展览会|2018金属材料展|2018金属制品展|2018金属冶炼展|2018金属加工展
闪电和火山都能生产玻璃,自史前时代以来,人类一直用二氧化硅制造玻璃。工业化给我们带来了硼基玻璃,聚合物玻璃和金属玻璃,但是现在一个国际研究小组已经开发出一种基于金属和有机化合物的新玻璃系列,它可以与原始玻璃形成能力叠加。
玻璃形成能力是液体在冷却过程中避免结晶的能力。
“玻璃是一种冻结成非晶形状的固体材料的液体,”宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程教授John C. Mauro说。“机械上它表现得像固体,但它在液体和固体之间。”
制作玻璃的关键是融化原材料,然后以某种方式设法冷却它们,以免形成晶体。一种做法是通过快速冷却或淬火。由于温度快速下降,这缩短了晶体形成的时间。
基本的二氧化硅玻璃具有四面体结构,中心具有硅,角落有四个氧原子。一个四面体是一个三角形金字塔。每个氧气都附着在另一个以硅为中心的四面体上。
研究人员生产的金属有机玻璃用锌代替硅,但在角落使用两种类似但不同的有机化合物 - 咪唑啉和苯并咪唑。这些有机分子随机取代四面体角处的氧原子。
研究人员3月9日在Science Advances上报道说,在研究人员合成锌基ZIF-62金属有机玻璃之前,硅玻璃具有所有玻璃的最佳玻璃形成能力。他们注意到掺入金属/有机框架中的苯并咪唑酯越多,玻璃形成能力越好。具有最大配体的粘性较大的液体倾向于最好地抵抗结晶。
ZIF-62具有50种现有玻璃的最佳玻璃形成能力,而标准石英玻璃易碎,金属有机玻璃柔韧得多,这也可能增加其玻璃形成能力。
锌基有机玻璃比硅玻璃更难生产,因为有机化合物咪唑根和苯并咪唑首先需要合成,与含水硝酸锌和溶剂混合。然后混合物在大约华氏800度时熔化。
“这个玻璃系列非常新,以至于我们已经确定了它的玻璃形成能力和其他一些性能,但我们还没有完全表征它的所有材料特性,”Mauro说。“还需要研究如何扩大这个制造过程。”
研究人员还想识别其他金属有机组合来制造不同的眼镜。他们接下来计划看钴基玻璃。