I sensori di plastica MOF-assorbenti a gas, stampati 3D potrebbero contribuire ad alimentare le automobili ad idrogeno
Gli scienziati del NIST e dell’Università Americana di Washington, DC hanno scoperto che la plastica ABS stampata in 3D ha il potenziale di integrare sostanze che possono stoccare e rilevare il gas nell’ambiente. La scoperta potrebbe avere applicazioni nella lotta contro i gas serra e nello sviluppo dei veicoli ad idrogeno.
La sostanza in questione è chiamata MOF . I MOF sono essenzialmente un tipo di materiale che può essere adattato per attrarre e conservare tipi specifici di gas. Attualmente, i MOF vengono utilizzati nei processi di raffinazione del petrolio.
Recentemente, tuttavia, un team di scienziati della NIST e dell’Università americana ha riconosciuto il potenziale nel MOF per essere utilizzato nella tecnologia del rilevamento del gas, in gran parte a causa della capacità del materiale di catturare e filtrare tali gas come il metano e l’anidride carbonica.
Tuttavia, il progetto non era abbastanza semplice da rilasciare il MOF in aria per catturare le molecole di gas a effetto serra, in quanto i ricercatori dovevano trovare un modo per trasformare le particelle del MOF (che, secondo quanto riferito, hanno la consistenza della polvere quando sono in massa) in una pratica struttura a sensore.
Ed è arrivata la stampa 3D.
Gli scienziati hanno capito che se avessero potuto mescolare il MOF alla plastica stampabile 3D, c’era il potenziale per produrre addizionalmente dei MOF incorporanti in quasi tutte le forme o strutture, rendendo la tecnologia adattabile per una vasta gamma di applicazioni.
Secondo la squadra, la plastica – sebbene una soluzione semplice – fosse il materiale perfetto per ospitare i MOF perché la sua permeabilità consente ai gas di attraversarlo, che a sua volta consente ai MOF di catturare le molecole di gas che sono progettati a riconoscere.
Dopo aver condotto i test, i ricercatori hanno scoperto che la plastica stampabile 3D e i MOF hanno fatto rete , poiché i MOF hanno mantenuto la distribuzione uniforme nella plastica anche quando sono fusi dalla stampante 3D. Quando hanno testato una struttura stampata 3D con MOF di memorizzazione di idrogeno, hanno trovato che l’oggetto stampato 3D ha avuto risultati positivi.
Infatti, quando la parte in plastica del MOF è stata testata contro una parte solo in plastica, hanno scoperto che la miscela MOF ha mantenuto più di 50 volte la quantità di idrogeno rispetto alla parte di plastica.
Essere in grado di memorizzare questo particolare gas nella plastica potrebbe avere grandi vantaggi nell’industria automobilistica. Come scienziato del NIST Zeeshan Ahmed ha spiegato: “L’industria automobilistica sta ancora cercando un modo economico e leggero per memorizzare il carburante in un’auto a idrogeno. Speriamo che i MOF in plastica possano costituire la base del serbatoio del carburante “.
“L’obiettivo è quello di trovare un metodo di stoccaggio che possa contenere idrogeno al 4,5% in peso e ora abbiamo un po ‘meno dell’1%” aggiunge Ahmed. “Ma da una prospettiva dei materiali, non abbiamo bisogno di ottnere un drammatico miglioramento per raggiungere l’obiettivo. Quindi vediamo il vetro o la plastica già a metà strada”.
I ricercatori hanno già pubblicato uno studio sulle plastiche MOF stampabili 3D e si stanno preparando per pubblicare un secondo documento sull’argomento che esamina come efficacemente alcuni MOF possono immagazzinare l’idrogeno e le molecole di gas di azoto.
Questo secondo studio affronta anche come assicurarsi che le strutture in plastica stampata 3D contenenti i MOF non erodino o degradino nell’umidità. I ricercatori dicono che continuerà a lavorare sul tema in collaborazione con altri gruppi NIST in futuro.
Il primo studio di ricerca, “Verso materiali di stoccaggio 3D a idrogeno stampati con compositi ABS-MOF”, è stato pubblicato nella rivista Polymers for Advanced Technologies .
