Hurtigere, billigere gas- og væskeseparation ved hjælp af specialdesignede og byggede mesoskopiske strukturer

I hvad der kan vise sig at være en betydelig velsignelse for industrien, at adskille blandinger af væsker eller gasser er netop blevet betydeligt lettere.

Ved at bruge en ny proces beskriver de som "omvendt fossilisering, "Forskere ved Kyoto Universitets WPI Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) er lykkedes med at skabe skræddersyede porøse stoffer, der er i stand til lave omkostninger, højeffektiv adskillelse.

Processen foregår i det mesoskopiske område, mellem det nano- og det makroskopiske, begyndende med skabelsen af ​​en formet mineralskabelon, i dette tilfælde ved brug af aluminiumoxid, eller aluminiumoxid. Dette omdannes derefter til et ækvivalent formet gitter, der udelukkende består af porøse koordinationspolymer (PCP) krystaller, som i sig selv er hybride samlinger af organiske og mineralske elementer.

"Efter at have skabt aluminiumoxidgitteret, " forklarer teamleder lektor Prof. Shuhei Furukawa, "vi forvandlede det, molekyle for molekyle, fra en metalstruktur til en stort set ikke-metallisk. Deraf udtrykket 'omvendt fossilisering, at tage noget uorganisk og gøre det organisk, alt imens dens form og form bevares."

Efter at have haft succes med at skabe både 2-dimensionelle og 3-dimensionelle testarkitekturer ved hjælp af denne teknik, forskerne fortsatte med at kopiere en aerogel af aluminiumoxid med en meget åben, svampelignende makrostruktur, for at teste dens anvendelighed til at adskille vand og ethanol.

"Vand/ethanol-adskillelse har normalt ikke været mulig ved brug af eksisterende porøse materialer, " uddyber Dr. Julien Reboul. "De PCP-baserede strukturer, vi skabte, imidlertid, kombinere de iboende adsorptive egenskaber på nanoniveau af selve PCP'erne med de meso- og makroskopiske egenskaber af skabelonaerogelerne, øger separationseffektiviteten og kapaciteten i høj grad."

Laboratoriechef og iCeMS vicedirektør Prof. Susumu Kitagawa ser holdets præstation som et væsentligt fremskridt. "Til dato, PCP'er har vist sig i sig selv at have meget nyttige egenskaber, herunder opbevaring, katalyse, og sansning, men selve anvendeligheden af ​​størrelsen af ​​deres porer i nanoskala har begrænset deres anvendelighed til industrielle processer med høj kapacitet. Brug af omvendt fossilisering til at skabe arkitekturer, herunder større, mesoskala porer giver os nu mulighed for at begynde at overveje designet af sådanne applikationer."