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Les scientifiques créent un nouveau verre organique métallique avec de meilleures propriétés de formage


Des chercheurs de la Pennsylvania State University ont découvert une nouvelle classe de verre à base de métaux et de composés organiques. Ce nouveau verre a de meilleures caractéristiques mécaniques et optiques par rapport à plus de 50 types différents de verres conventionnels.

Les scientifiques ont nommé leur recherche ZIF-62. Le nouveau type de verre a la même structure atomique que le verre normal, qui est formé autour d'atomes de zinc au lieu d'atomes de silicium.

Le nouveau verre se forme plus rapidement et est beaucoup plus flexible qu'un verre normal. Le verre est un liquide présent sous forme de pseudo-solide aux températures normales. Il est généralement créé en surchauffant les matières premières et en les surfondant de manière à ce qu'elles forment une structure amorphe qui n'est pas uniforme dans tout le solide.

L'une des principales caractéristiques du verre est sa surface lisse. Les deux anciennes caractéristiques du verre ne sont instanciées que dans un acte d'équilibrage pendant la production. L'action d'équilibrage d'un matériau qui évite la production de cristaux et produit un solide amorphe est appelée sa capacité de formage du verre (GFA).

L'équipe de recherche de Penn State affirme que le ZIF-62 a dépassé le GFA de nombreux matériaux de verre existants. Contrairement au verre de silice conventionnel ayant du silicium au centre et des composés inorganiques qui l'entourent, le nouveau verre a un atome de zinc entouré de deux composés organiques, le benzimidazolate et l'imidazolate pour créer une structure organométallique (MOF).

Les chercheurs ont également découvert que l'augmentation de la quantité de benzimidazolate augmentait encore son GFA.

Le cadre métallique organique est la base de nouveaux matériaux en verre comme le ZIF-62. Les scientifiques ont remarqué que le MOF ajoute un nombre plus quantifiable à l'indice de capacité de formation du verre.

L'indice de capacité de formation du verre est le rapport entre la température de transition vitreuse (différente de la transition de congélation) et la température de fusion. Il est utilisé pour identifier les meilleures matières premières pour créer du verre.

Les scientifiques ont pu vérifier que le ZIF-62 a un indice de viscosité très élevé par rapport à d'autres verres (inorganiques, organiques ou métalliques). En raison de sa plus grande flexibilité, le nouveau verre à cadre métallique organique pourrait être une meilleure alternative à l'utilisation dans un câble à fibre optique pour Internet haut débit et d'autres applications diverses telles que les fenêtres incassables ou la technologie d'écran tactile flexible.

Cependant, il y a encore des problèmes de production. Ils doivent d'abord être synthétisés. Les composés organiques nécessitent un solvant appelé N, N’-diméthylformamide pour se dissoudre et doivent être mélangés avec du nitrate de zinc hydraté. Après la préparation de la solution, elle doit être chauffée autour de 427 ° C (700 K) pendant une longue période et la température ne doit pas augmenter de plus de 527 ° C (800 K) ou bien la matière première commence à se volatiliser et deviennent des vapeurs.

L'équipe de recherche est en train de trouver un moyen rentable et évolutif pour la production commerciale du nouveau verre. Jusqu'à présent, ils n'ont analysé que les caractéristiques mécaniques et optiques du nouveau verre.

"Cette famille de verres est si nouvelle que, bien que nous ayons déterminé sa capacité de formation du verre et quelques autres propriétés, nous n'avons pas entièrement caractérisé toutes ses propriétés matérielles", a déclaré John C. Mauro, co-auteur d'une étude. "Des recherches doivent également être menées sur la manière d'augmenter ce processus de fabrication."

Le succès du verre à base de zinc a encouragé les chercheurs à travailler avec des verres à base de cobalt et d'autres verres différents.


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