Un nuovo materiale poroso può assorbire l'umidità eccessiva in una stanza solo per rilasciarla di nuovo quando l'umidità scende. Ora i ricercatori KAUST hanno ideato un materiale di struttura metallo-organica (MOF) che monitora le proprie proprietà.

I MOF sono una classe di materiali microporosi costituiti da singoli metalli o cluster metallici collegati da molecole organiche di collegamento. Variando metalli e leganti organici, i ricercatori possono controllare con precisione la forma, dimensione e funzionalità del sistema di micropori del materiale, che a sua volta influenza la capacità del materiale di adsorbire determinate molecole. Vari MOF sono stati progettati per catturare selettivamente l'anidride carbonica, Per esempio. Altri sono stati progettati per assorbire il vapore acqueo.

Questo nuovo MOF può regolare perfettamente le condizioni all'interno della finestra di livelli di umidità confortevoli e salutari stabiliti dall'American Society of Heating, Ingegneri della refrigerazione e della climatizzazione. Può essere utilizzato per modulare l'umidità negli ambienti interni, cabine di aerei o anche navette spaziali.

Guidati dalle strategie di progettazione MOF sviluppate presso KAUST, Mohamed Eddaoudi e il suo team nell'Advanced Membranes and Porous Materials Center hanno utilizzato l'approccio a blocchi molecolari per assemblare Y-shp-MOF-5, stabile all'acqua. Questo è un MOF altamente connesso in cui i cluster a base di metalli delle terre rare sono collegati da 12 linker organici.

"Y-shp-MOF-5 mostra un comportamento eccezionale se esposto al vapore acqueo a diversi livelli di umidità, " dice lo studente di dottorato di Eddaoudi Rasha Abdul Halim. Il MOF ha preso poca acqua in aria secca, ma se l'umidità relativa supera il 55 percento, l'assorbimento di acqua del materiale è aumentato vertiginosamente.

Sorprendentemente, se l'umidità relativa è scesa al di sotto del 45 percento, il MOF ha rilasciato la sua acqua adsorbita, il che significava che manteneva autonomamente l'umidità relativa entro un intervallo confortevole e sicuro del 45-65 percento. Ha mantenuto queste prestazioni anche dopo più di 1000 cicli di adsorbimento-desorbimento del vapore acqueo. "Questo comportamento è insolito per i materiali microporosi, "dice Youssef Belmabkhout, un ricercatore senior nel gruppo di Eddaoudi.

"I fenomeni con l'assorbimento di acqua in Y-shp-MOF-5 sono di natura distintiva, " AbdulHalim aggiunge. "La chiave per il basso assorbimento d'acqua del materiale a bassa umidità relativa è la sua proporzione relativamente alta di leganti organici idrofobici, ", afferma. "Solo a una pressione del vapore acqueo più elevata l'idrofobicità viene superata poiché le molecole d'acqua formano gruppi in rapida crescita all'interno dei pori del MOF".

"Il comportamento unico di Y-shp-MOF-5 lo pone all'avanguardia nelle tecnologie ad alta efficienza energetica per i sistemi autonomi di controllo dell'umidità in spazi chiusi, "dice Eddaoudi, che ci ha anche detto che il team sta perseguendo lo sviluppo di nuovi MOF con proprietà di adsorbimento-desorbimento simili, ma con una capacità di assorbimento dell'acqua superiore.