Металлические органические каркасы, или MOF, можно использовать для фильтрации токсичных газов из воздуха или для хранения топлива для двигателей. Но что с ними происходит при воздействии тепла?
Металлические органические каркасы, или MOF, похожи на игрушки из пластиковых строительных блоков.
Детали легко соединяются, но из них можно создавать очень сложные конструкции.
Эти конструкции можно использовать для фильтрации токсичных газов из воздуха или для хранения топлива для двигателей, работающих на природном или водородном газе. Пластмассовые блоки плавятся при взаимодействии с теплом. Но что происходит с MOF?
Новое исследование инженерной школы Суонсона Университета Питтсбурга показало, что MOF значительно нагреваются, когда поглощают газы, и если они становятся слишком горячими, они перестают работать.
«Это исследование помогает нам определить, какие MOF могут поглощать газы и эффективно рассеивать это тепло, что в конечном итоге приближает MOF к практической коммерческой реализации», — пояснил Крис Уилмер, доцент кафедры химической и нефтяной инженерии в Pitt.
Команда использовала вычислительный скрининг теплопроводности в более чем десяти тысячах MOF, что потребовало более миллиона часов мощности суперкомпьютера.
Они узнали, что MOF с высокой плотностью, маленькими порами и металлическими узлами с четырьмя соединениями лучше проводят тепло. С другой стороны, те, у которых очень большие поры, нет.
«Существуют миллионы различных типов MOF, которые можно спроектировать, поэтому может быть трудно определить лучший для работы», — сказал Мейирбек Исламов, аспирант Питта и первый автор исследования.
«Это исследование позволяет нам быть более точными, поскольку мы создаем их в лаборатории».
- Источник: Meiirbek Islamov, Hasan Babaei, Ryther Anderson, Kutay B. Sezginel, Jeffrey R. Long, Alan J. H. McGaughey, Diego A. Gomez-Gualdron, Christopher E. Wilmer. High-throughput screening of hypothetical metal-organic frameworks for thermal conductivity. npj Computational Materials, 2023; 9 (1) DOI: 1038/s41524-022-00961-x