Новые синтетические материалы обладают рекордным показателем площади
поверхности.
16 сентября 2012
Достаточно часто, когда речь
заходит об аккумуляторных батареях и катализаторах, звучит термин площадь
поверхности. Этот показатель определяет значение площади поверхности на единицу
веса какого-либо материала. И чем больше площадь поверхности материала, используемого
в качестве электрода аккумуляторной батареи, тем больший электрический заряд
может хранить эта батарея. Все вышесказанное определяет немалый интерес ученых
к разработке материалов, обладающих большой площадью поверхности, и недавно
исследователи из Северо-Западного университета, Иллинойс, создали два новых
синтетических материала, которые стали обладателями мирового рекорда по площади
их поверхности.
Эти материалы, NU-109 и NU-110,
представляют собой сложные вещества, состоящие из органических молекул,
скрепленных атомами различных металлов. Поверхность этого материала настолько
велика, что если взять кусочек материала NU-110, размером с кристаллик соли, и
развернуть в плоскость его поверхность, то она, эта поверхность, покроет
площадь среднего рабочего стола. А все поверхности, включая и внутренние,
одного грамма этих веществ покрывают площадь в полтора футбольных поля.
Физически вещества NU-109 и
NU-110 представляют собой прозрачные вещества, относящиеся к классу сложных
металлическо-органических соединений (metal-organic frameworks, MOF). Следует заметить, что другие материалы
этого вида широко используются для хранения и транспортировки природного газа и
в качестве катализаторов для различных химических реакций.
К сожалению, не существует способа
точно и непосредственно измерить площадь поверхности любого материала, поэтому
ученые использовали математическую модель и алгоритмы расчетов по методу Brunauer-Emmett-Teller (BET). Теоретические расчеты дали
показатель площади поверхности, равный 7000 кв.м/г, а
это означает, что один килограмм такого вещества обладает площадью, превышающей
7 квадратных километров. Следует отметить, что приведенное выше значение
является самым большим на сегодняшний день значением площади поверхности любого
материала.