Uus tööstusmaastikul rakenduspotentsiaali omav tehnoloogia võimaldab senisest odavamalt ja kiiremini vedelikust gaasi eraldada.
Vasakul on kujutatud kärjelist võrestruktuuri, mille ühe elemendi laius on ligikaudu üks mikromeeter. Paremal on kujutatud ekvivalentne Kyoto Ülikooli teadlaste pöördfossilistsiooni meetodil valmistatud poorne koordinatsioon-polümeer võre.
Kyoto Ülikooli iCeMS (Integrated Cell-Material Sciences) Instituudi teadlased töötasid välja uue poorsel materjalil põhineva eraldusmeetodi nimega „pöördfossilisatsioon“ (reverse fossilization). Protsess toimub 10-10 m kuni 10-6 m suurusjärgus, mida käsitleb mesoskoopiline füüsika (loe siit).
Esiteks valmistas teadusrühm alumiiniumoksiidist tooriku, mis muudeti seejärel poorseks koordinatsioon-polümeer kristalliks (PKP) (porous coordination polymer, PCP). Tegemist on orgaaniliste ja mineraalsete elementide hübriidmaterjaliga. „Pärast alumiiniumvõre loomist muutsime selle molekulhaaval mittemetaliliseks, millest tuleneb ka meetodi nimi, vihjates mitteorgaanilise materjali muutmisele orgaaniliseks. Protsessi käigus säilus alumiiniumtooriku esialgne kuju ja vorm,“ selgitas töörühma juht dotsent Shuhei Furukawa.
Pärast õnnestunud 2D ja 3D struktuuride loomist valmistasid teadlased alumiiniumoksiidist avatud poorse struktuuriga aerogeeli, mille abil katsetati vee ja etanooli eraldamist. „Vee ja etanooli eraldamine ei ole seni saada olnud poorsete materjalidega võimalik. Meie valmistatud materjal seob poorse koordinatsioon-polümeer kristalli seesmised nanoskaala neeldumisomadused aerogeelide meso- ja makroskoopiliste omadustega, mis suurendab oluliselt eraldusprotsessi efektiivsust ja mahtu,“ kommenteeris töörühmaga seotud teadlane Julien Reboul.
„PKP materjalid on end energiatalletusseadmetes, katalüüsiprotsessides ja sensortehnoloogias heast küljest näidanud, ent pooride väiksuse tõttu ei ole tehnoloogia seni suure läbilaskvusega tööstuslike filtratsioonrakendusteni jõudnud. Pöördfossilisatsioon loob struktuuri, mille suuremad poorid lubavad nüüd need rakendused praktiliselt lahendada,“ lisas lõpetuseks töörühma juht professor Susumu Kitagawa, kelle arvates on tegemist olulise tehnoloogilise arenguga.
Allikas: Phys.org