07.04.2016 в 14:24
Высокотехнологичные губки из нанопористых материалов могут поглощать и выпускать газообразные и жидкие вещества. Команда французских и немецких исследователей показала, как подобные структуры могут «дышать» при определенных условиях.
Специалисты парижского НИИ химии и немецкого Института Чарльза Герхардта де Монпелье создали материал DUT-49. Его поведение, как отмечается в статье Phys.org, противоречило здравому смыслу. При увеличении давления с целью повышения объема всасываемого газа, DUT-49 неожиданно сжимался и выпускал содержимое, так же, как легкие выдыхают воздух. Работа, опубликованная 6 апреля в Nature, может пролить свет на новое поведение в материаловедении.
Структура губки формируется путем самосборки из углеродного скелета и атомов меди. Структура материала одновременно органическая и металлическая. DUT-49 отличается большой пористостью – внутренняя поверхность 1 г продукта имеет площадь в 5 000 кв. м. Он может впитать треть своего веса в метане. Как и другие «умные» материалы в своей группе, DUT-49 меняет свойства в зависимости от внешних факторов, вроде температуры, света и давления. При повышении последнего объем поглощаемого газа и размер пор увеличивается. Но пластичность DUT-49 привела к неожиданному феномену. При достижении определенного давления материал сжимается. Если давление продолжает расти, объем DUT-49 уменьшается вдвое.
Изначально ученые относили такие результаты к ошибкам в измерениях, так как у остальных поглощающих газ материалов подобного поведения не наблюдалось. Дальнейшие опыты подтвердили необычную реакцию DUT-49 на давление и позволили описать проявляющийся механизм. Собранный в порах газ активно взаимодействует с материалом. В зависимости от количества вещества, может нарушиться расположение атомов, что и приводит к сжатию. Специфическое поведение было протестировано на метане и бутане. Предполагается, что оно останется неизменным и для других газов. Поведение DUT-49 может открыть пути для разработки наномерных выключателей и датчиков.
