Ikatan hidrogen menjelaskan kemampuan penyerapan goncangan Departemen Keuangan | Penelitian

Ikatan hidrogen menjelaskan kemampuan penyerapan goncangan Departemen Keuangan |  Penelitian post thumbnail image

Promo paus Result SGP 2020 – 2021.

Sebuah studi baru telah mengungkap mekanisme molekuler yang menjelaskan mengapa bahan berpori dapat menyerap guncangan hebat. Pekerjaan ini juga memberikan petunjuk tentang bagaimana mungkin merancang material baru untuk menahan benturan berat.

Bahan berpori dikenal luas karena aplikasinya dalam adsorpsi dan filtrasi gas. Tapi, selama beberapa dekade, para ilmuwan juga tertarik dengan potensi penyerap guncangan mereka. Peneliti dari Belgia dan Inggris sedang mempelajari perilaku penyerapan goncangan ini dalam kerangka imidazolat zeolitik (ZIFs), sejenis kerangka logam-organik dengan sifat struktural dan topologi yang merupakan ciri khas zeolit. ‘Awalnya, mereka tidak diciptakan untuk penyerapan shock,’ jelas Yueting Sun dari University of Birmingham, Inggris, penulis pertama makalah tersebut. ‘Namun, ini adalah aplikasi yang dikenal di zeolit ​​dan, mengingat kesamaannya, hubungannya tampak cukup jelas.’

Untuk mempelajari sifat penyerapan guncangan ZIF, bahan nanoporous dan air disegel bersama dalam ruang baja tahan karat. Saat terjadi benturan mekanis, molekul air mencoba memasuki pori-pori ZIF. Hidrofobisitasnya membuat intrusi menjadi keras, sehingga energi mekanik guncangan dihabiskan untuk memaksa air masuk ke dalam material. ‘Ini memberikan alternatif yang bagus untuk peredam kejut klasik,’ kata rekan penulis pertama Sven Rogge dari Pusat Pemodelan Molekuler, Universitas Ghent, Belgia. Tidak seperti bahan lain seperti plastik dan logam, peredam kejut baru ini memulihkan deformasi dengan sangat efisien, tambahnya. ‘Beberapa ZIF bahkan tahan lebih dari 1000 siklus benturan.’

Tetapi pekerjaan mereka melampaui pengujian ZIF – para peneliti ingin memahami mekanisme di balik intrusi air untuk meningkatkan desain material di masa depan. Di luar eksperimen lab, mereka melakukan simulasi komputasi dan menemukan ikatan hidrogen sangat penting selama proses intrusi, oleh karena itu penyerapan kejutan. ‘Senang rasanya melihat mekanisme ini secara mendetail, dan simulasi benar-benar dapat membantu menunjukkan apa yang terjadi pada tingkat mikroskopis … kemungkinan transisi dan langkah mekanisme yang berbeda,’ kata François-Xavier Coudert, pakar simulasi molekuler di IRCP-CNRS di Paris, Prancis. Menyimpulkan detail seperti itu dari informasi eksperimental makroskopik tidak mungkin dilakukan, katanya, dan ‘sangat sulit diperoleh di operando teknik ‘. Coudert berpendapat bahwa, meskipun mekanisme umum untuk pembasahan dan de-pembasahan nanopori hidrofobik, ‘efek ini diukur dengan hati-hati … dan terkait dengan kinerja makroskopis material’.

‘Langkah kuncinya adalah pembentukan kelompok-kelompok kecil yang terdiri dari sekitar empat molekul air di dalam ZIF,’ komentar Rogge. Kemudian, pembentukan ikatan hidrogen lebih lanjut mendukung intrusi. ‘Proses nukleasi ini mengontrol transportasi air ke seluruh material.’

Dan Zhao, seorang ahli bahan berpori di National University of Singapore, percaya bahwa ‘eksperimen ini mengungkapkan kinerja penyerapan goncangan pada kondisi yang menyerupai aplikasi praktis’. Temuan ini juga mengarah pada pedoman komprehensif untuk memvalidasi dan merancang bahan baru – bahkan di luar ZIF – untuk penyerapan guncangan. Penulis mengidentifikasi 17 kandidat yang menjanjikan menggunakan aturan ini. ‘Mekanisme molekuler merasionalisasi perilaku penyerapan kejutan makroskopik,’ tambah Zhao. ‘Kontribusi ini akan bermanfaat bagi komunitas penelitian material untuk mengeksplorasi lebih lanjut… dan merancang materi baru untuk aplikasi ini.’

Tags:

Related Post