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2018年03月16日 | 美团队用锌及有机化合物打造出新型玻璃，柔韧性更高
2018-03-16 来源：technews
传统的石英玻璃是由二氧化硅（SiO2）所制成的，而工业化还带来了运用硼、聚合物和金属等材料制成的各式玻璃，近期国外团队开发出一种由金属和有机化合物制成的全新玻璃类型「 ZIF-62」，这种新材料不仅比旧有类型更容易形成玻璃，同时也具有更高的柔韧性。
除了组成原子的区别，ZIF-62 与二氧化硅玻璃的四面体结构大致相同，中心的锌（zinc）原子被两种有机化合物围绕，这两种有机化合物分别是imidazolate和 benzimidazolate。
不论是哪种类型的玻璃，为了保持表面光滑，生产过程中都得非常谨慎保持平衡，多数材料必须在加热至熔化后迅速冷却，才能呈现非晶（Amorphous）的形式，而这种材料在焠火时形成玻璃的能耐便被称为「 玻璃形成能力」（glass-forming ability,GFA）。
团队在研究过程发现，随着加入的 benzimidazolate 越多，玻璃形成能力也就越好，截至目前为止，二氧化硅玻璃是已知具有玻璃形成能力的组成，但团队认为，ZIF-62 将会改写这项纪录，它已经超过了 50 种现有的玻璃类型， 甚至比硅基玻璃更柔韧。
尽管如此，ZIF-62 目前仍有一些问题需要解决。 现有玻璃的制作过程受益于数千年的改良，相较之下 ZIF-62 还处于研究的早期阶段，还无法与之竞争。
▲ 传统玻璃的制程已经经过多次改良。 （Source：pixabay）
为了制造这种新型态的玻璃，团队必须先合成有机化合物，然后将其与含水硝酸锌（hydrous zinc nitrate）和溶剂混合，接着加热到约 800°F（427°C）并维持一段时间才能完全熔化，但当温度达到 980°F（527° C）时，它则将会开始蒸发。
团队目前已经运用光谱学和 X 光观察了一些材料特性，也对 ZIF-62 的光学和机械性能进行了一些测量，其中一些测试还是在纽约康宁公司（Corning）完成，但目前仍有许多内容有待了解。
研究作者之一的 John C. Mauro 表示，这种材质的玻璃非常新颖，尽管他们已经确定了它的玻璃形成能力和一些能力，但我们还没有完全了解它所有的材料特性，「我们还需要研究如何将制作过程适用于量产。 」
团队预计未来还将持续研究其他的金属有机玻璃配方，包括潜在的钴基玻璃（cobalt-based），这项研究目前已公布在《科学进展》（Science Advances）期刊中。
史海拾趣
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