Bornitridskum opsuger kuldioxid

Rice University materialeforskere har skabt et let skum fra todimensionelle plader af hexagonal bornitrid (h-BN), der absorberer kuldioxid.

De opdagede, at frysetørrende h-BN forvandlede det til et skum i makroskala, der opløses i væsker. Men at tilføje en smule polyvinylalkohol (PVA) til blandingen forvandlede den til et langt mere robust og nyttigt materiale.

Skummet er meget porøst og dets egenskaber kan indstilles til brug i luftfiltre og som gasabsorberende materialer, ifølge forskere i Rice lab af materiale videnskabsmand Pulickel Ajayan.

Deres arbejde vises i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano .

Polyvinylalkoholen tjener som lim. Blandet i en opløsning med flager af h-BN, det binder krydsene, da de mikroskopiske plader arrangerer sig i et gitter, når de frysetørres. Et-trins processen er skalerbar, sagde forskerne.

"Selv en meget lille mængde PVA virker, " sagde medforfatter og Rice postdoc-forsker Chandra Sekhar Tiwary. "Det hjælper med at gøre skummet stift ved at lime sammenkoblingerne mellem h-BN-pladerne - og på samme tid, det ændrer næsten ikke overfladen overhovedet."

I simuleringer af molekylær dynamik, skummet adsorberede 340 procent af sin egen vægt i kuldioxid. Drivhusgassen kan fordampes ud af materialet, som kan genbruges gentagne gange, sagde Tiwary. Kompressionstest viste, at skummet blev stivere gennem 2, 000 cyklusser også.

Og når belagt med PDMS, en anden polymer, skummet bliver et effektivt skjold mod lasere, der kan bruges i biomedicinske, elektronik og andre applikationer, han sagde.

Ultimativt, forskerne ønsker at få kontrol over størrelsen af ​​materialets porer til specifikke anvendelser, som at adskille olie fra vand. Simuleringer udført af medforfatter Cristiano Woellner, en fælles postdoc-forsker ved Rice og State University of Campinas, Brasilien, kunne tjene som vejledning for eksperimentalister.

"Det er vigtigt at deltage i eksperimenter og teoretiske beregninger for at se den mekaniske respons af denne komposit, " sagde Woellner. "På denne måde, eksperimentalister vil se på forhånd, hvordan de kan forbedre systemet."