Een nieuw materiaal met een wereldrecord brekend oppervlak en wateradsorptievermogen is gesynthetiseerd door onderzoekers van de Universiteit van Uppsala, Zweden. De resultaten worden vandaag gepubliceerd in PLOS EEN .

Het magnesiumcarbonaatmateriaal dat de naam Upsalite heeft gekregen, is bedoeld om de hoeveelheid energie te verminderen die nodig is om de vochtigheid van de omgeving te beheersen in de elektronica- en medicijnformuleringsindustrie, evenals in hockeybanen en magazijnen. Het kan ook worden gebruikt voor het verzamelen van giftig afval, chemicaliën of olievlekken en in medicijnafgiftesystemen, voor geurbestrijding en sanitaire voorzieningen na brand.

In tegenstelling tot wat al meer dan 100 jaar in de wetenschappelijke literatuur wordt beweerd, hebben we ontdekt dat amorf magnesiumcarbonaat op een heel eenvoudige, proces bij lage temperatuur, zegt Johan Goméz de la Torre, onderzoeker bij de afdeling Nanotechnologie en Functionele Materialen.

Terwijl geordende vormen van magnesiumcarbonaat, zowel met als zonder water in de constructie, zijn overvloedig in de natuur, Het is bewezen dat watervrije ongeordende vormen buitengewoon moeilijk te maken zijn. 1908, Duitse onderzoekers beweerden dat het materiaal inderdaad niet op dezelfde manier kon worden gemaakt als andere ongeordende carbonaten, door CO2 door een alcoholische suspensie te laten borrelen. Latere studies in 1926 en 1961 kwamen tot dezelfde conclusie.

Een donderdagmiddag in 2011 we hebben de syntheseparameters van de eerder gebruikte mislukte pogingen enigszins gewijzigd, en per ongeluk het materiaal in het weekend in de reactiekamer achtergelaten. Maandagochtend weer aan het werk ontdekten we dat er een stijve gel was ontstaan ​​en na het drogen van deze gel begonnen we opgewonden te raken, zegt Johan Goméz de la Torre.

Een jaar van gedetailleerde materiaalanalyse en finetuning van het experiment volgde. Een van de onderzoekers kon profiteren van zijn Russische vaardigheid, omdat sommige scheikundige details die nodig zijn om het reactiemechanisme te begrijpen, alleen beschikbaar waren in een oud Russisch proefschrift.

Na een aantal state-of-the-art materiaalkarakteriseringstechnieken te hebben doorlopen, werd het duidelijk dat we inderdaad het materiaal hadden gesynthetiseerd waarvan eerder werd beweerd dat het onmogelijk te maken was, zegt Maria Stromme, hoogleraar nanotechnologie en hoofd van de afdeling nanotechnologie en functionele materialen.

De meest opvallende ontdekking was, echter, niet dat ze een nieuw materiaal hadden geproduceerd, maar het waren de opvallende eigenschappen die dit nieuwe materiaal bezat. Het bleek dat Upsalite het hoogste gemeten oppervlak had voor een aardalkalimetaalcarbonaat; 800 vierkante meter per gram.

Dit plaatst het nieuwe materiaal in de exclusieve klasse van poreuze, materialen met een hoog oppervlak, waaronder mesoporeuze silica, zeolieten, metaal organische kaders, en koolstof nanobuisjes, zegt Stromme.

Daarnaast vonden we dat het materiaal gevuld was met lege poriën die allemaal een diameter kleiner dan 10 nanometer hadden. Deze poriestructuur geeft het materiaal een totaal unieke manier van interactie met de omgeving, wat leidt tot een aantal eigenschappen die belangrijk zijn voor de toepassing van het materiaal. Upsalite blijkt bijvoorbeeld meer water te absorberen bij lage relatieve vochtigheid dan de beste materialen die momenteel beschikbaar zijn; de hydroscopische zeolieten, een eigenschap die kan worden geregenereerd met minder energieverbruik dan tegenwoordig in vergelijkbare processen wordt gebruikt.

Dit, samen met andere unieke eigenschappen van het ontdekte onmogelijke materiaal wordt verwacht dat het de weg vrijmaakt voor nieuwe duurzame producten in een aantal industriële toepassingen, zegt Maria Stromme.