为了制造吸收气体的“海绵”,从一个完整的洞开始

作者:廖椅血

<p>今晚在堪培拉国会大厦颁发的首相科学奖 - 表彰在科学和科学教学方面的卓越表现</p><p>今年,我们邀请四位获奖者反思他们的工作和影响他们职业生涯的因素</p><p>年度物理科学家Malcolm McIntosh奖,来自CSIRO的Matthew Hill博士带我们完成他在金属有机框架方面的工作</p><p>回顾过去,科学事业始终存在</p><p>当我大约四岁时,为了表现自己,我希望被允许添加大量数字</p><p>在西悉尼长大,我们没有多少,而且长期的大学学位并没有真正符合预算</p><p>最重要的是我的母亲决定我的姐姐和我无论怎样都要上大学,即使我们家里没有人去过</p><p>当我上大学的时候,我以为自己会成为一名数学家,但事实证明我还不够好</p><p>我也很喜欢化学,所以我进了一件实验服</p><p>我在新南威尔士大学与罗伯·兰姆博士的博士学位让我了解了将基础化学与应用问题联系起来的问题 - 我所做的工作有朝一日可能在实验室之外有用</p><p>当我加入CSIRO时,Anita Hill在使用多孔材料方面做得很好 - 我们对任何有很多漏洞的东西感兴趣</p><p>使用最有洞的东西是有道理的 - 这是开拓新局面的最佳方式</p><p>金属有机骨架或MOF是通过有机连接体彼此连接的金属原子</p><p>当化学成分正确时,它们形成一个看起来像建筑脚手架的结构</p><p>从外面看,它们看起来像糖或盐晶体,但在内部,结构中的每个原子都暴露在空的空间中,这意味着高达80%的晶体是空的 - 没有任何东西</p><p>结构内部的所有原子暴露在空的空间中都会产生大量的表面</p><p>许多MOF每克有超过5000平方米的表面积 - 就像在一茶匙的粉末里面有一个足球场</p><p>首先,我受到Richard Robson和Jeff Long等化学家的启发,他们证明你可以像海绵一样使用所有这些表面</p><p>例如,可以将天然气吸收到MOF中</p><p>如果你将这种粉末放入水槽中,结果证明你可以在同一个地方储存多倍气体,就好像压缩它一样 - 海绵效果很强</p><p>因此,一辆由天然气驱动的汽车,可以更便宜,更清洁,可以携带足够的汽油来驱动汽油</p><p>我和我的团队设计了MOF来储存大量的氢气和天然气燃料,并大量捕获二氧化碳</p><p>我们甚至制作了一种MOF海绵,当暴露在阳光下时它可以自行拧干</p><p>用于捕获二氧化碳的大部分能量用于再生捕获材料,因此使用阳光是一种有吸引力的替代方案</p><p>关于MOF的另一件事是孔的尺寸都相同</p><p>像面粉筛一样,这些孔可以分开大小</p><p>我很感兴趣,但对此并不太了解,所以我很幸运,科罗拉多大学博尔德分校的Rich Noble让我访问了一段时间来学习</p><p>我们认为将这些MOF粉末添加到聚合物膜 - 薄塑料片 - 将有助于一种气体比另一种更快地通过</p><p>这是让天然气,氧气或水准备好供我们使用的最佳方式</p><p>果然,我们看到了一个改进,但我们也偶然发现了一个更令人兴奋的效果</p><p>这些塑料薄片不会持续很长时间,会自行坍塌 - 它们会老化</p><p>几周后,气体不再快速通过</p><p>我们发现一个特定的MOF似乎形成了一种特殊的混合物,支撑着纸张打开,使它们持续数年而不是数周</p><p>今天,我们正在开发这些抗老化膜,用于从防御到农业和能源的应用平台</p><p>当我第一次开始时,制作一茶匙MOF是一项重大任务</p><p>我们知道,除非能够有效地提供大量资金,否则它们永远不会有用</p><p>使用Tash Polyzos,我们使用连续流动化学将反应时间从72小时缩短至1.2分钟</p><p>这是化学合成的未来,因为反应发生得更快更清洁,而且它对于MOF来说是一个改变游戏规则的行为</p><p>现在我们可以为各种用途制作MOF,但也有足够的MOF用于使它值得</p><p>进一步阅读:癫痫的遗传学:为家庭带来希望表观遗传密码破解者:....