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国家: 美国

设计智能MOF热力学 [私信管理员]
标签:
新材料
适用领域:
其它  
合作方式:
技术服务 技术许可 技术融资
项目来源:
Arkmid
项目成果

MOF是人类已知的最多孔材料,因此学界和工业界对它产生了巨大的兴趣。

MOF是用于储存氢气最有前景的材料。用MOF储氢的核心是MOF从吸附的气体中传导热量的能力。由于MOF的热导率很低(和混凝土相当),为了去除热量,不得不延长储氢时的充气与排气时间。目前,为了达到美国能源部的储氢性能目标,至少要求导热系数增加五倍。但是,几乎很少有人关注MOF的热学性能,全世界能用计算机模拟计算MOF热学性能的研究小组一共只有三个。我们使用分子动力学模拟来研究MOF的热传导性能,并确定如何利用它们来创建具有智能热学性能的新材料。确定MOFS热学性能的变化是否可用于化学识别。这些目的是为了建立可用于开发具有定制热导率的新MOF的设计原则。

MOF的结构与传统的全致密晶体完全不同,它们的振动也相应地不同。有成千上万的已知MOF涵盖了广泛的拓扑结构和对称性。这些结构为具有全新热学性能的工程材料另辟蹊径。推进我们对这些材料中的热传导的理论认识,以及我们对热传输的控制,有巨大的潜力影响我们使用和思考热量的方式。不仅仅是让我们更有效地利用热量,它还能让我们以不同的方式使用热量。例如,创建可以外部调整导热系数的材料,以及使用热量携带化学信息进行化学识别的材料。

项目前景

众所周知,MOF的潜力无限,是世界上最多孔的材料。MOF的表面积与质量比无出其右者,具有天生的高物理吸附能力,是作为储存或分离气体吸附床的绝佳选择。用清洁能源的氢汽车有一个致命问题,“加油”时间太长。原因是MOF的热导率极低,充气时产生的热量无法及时排出,只能延长加油时间。如果能够解决该问题,氢气车将踏上一个更高的平台。我们的研究发现,加入氩气MOF-5的热导率提高了25倍!虽然氢气车中不会加入氩气,但是我们有理由相信提高MOF的热导率不是一个梦。

项目进度

研制阶段

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