美国国家标准与技术研究所(NIST)的一项新研究表明，3d打印机塑料和一种用于检测和存储气体的多功能材料的结合，可能会产生价格低廉的传感器和燃料电池。
这种材料被称为金属有机框架(mof)，或许不像塑料那样为人所熟悉，但它可能被证明具有广泛的用途。它们易于制造，成本低，而且有些能很好地从空气中识别出一种特定的气体。
从微观层面上看，MOFs看起来就像正在建造中的建筑——想想钢梁之间的空间。一个特殊的MOF才能是允许流体流过他们的空间，而他们的梁吸引一些特定的流体部分，并抓住它，当其余的流体流过。MOFs已经成为石油和其他碳氢化合物精炼的有前途的候选材料。
MOFs引起了来自NIST和美国大学的一组科学家的注意，因为它们也可以作为廉价传感技术的基础。例如，某些mof能很好地过滤掉甲烷或二氧化碳，这两种气体都是温室气体。最大的问题是，新制成的MOFs是微小的颗粒，在整体上具有灰尘的稠度。而且很难用从手指间滑落的材料制造出可用的传感器。
为了解决这个问题，研究小组决定尝试将MOFs混合到3d打印机使用的塑料中。打印机不仅可以将塑料塑造成团队想要的任何形状，而且塑料本身的渗透性足以让气体直接通过，而MOFs可以捕捉到团队想要检测的特定气体分子。问题是，MOFs能否在混合中发挥作用?
该团队的新研究论文表明，这个想法不仅在传感领域有希望，在其他领域也有希望。结果表明，MOFs与塑料的关系良好;例如，当塑料融化时，MOFs不会沉淀到塑料底部，而是均匀地分布在混合物中。然后，该团队继续混合一个专门的MOF，它擅长捕获氢气，并进行测试，看看凝固的混合物能如何存储氢气。
NIST传感器科学家Zeeshan Ahmed说:“汽车行业仍在寻找一种廉价、轻量级的方式来存储氢动力汽车的燃料。”“我们希望塑料中的MOFs可以成为燃料箱的基础。”
该论文还表明，当暴露在氢气中，固体混合物中保留的氢是塑料的50多倍，这表明MOFs在塑料中仍然有效地发挥作用。这些都是有希望的结果，但对燃料电池来说还不够好。
艾哈迈德说，他的团队成员乐观地认为，这个想法可以改进到足够实际的程度。他们已经在第二篇即将发表的论文中进行了初步研究，该论文探讨了另外两种mof如何吸收氮气和氢气，并展示了如何使mof塑料混合物不受湿度的降解影响。该团队目前正在寻求与NIST其他研究小组合作，开发基于mof的传感器。
他说:“我们的目标是找到一种能储存重量为4.5%的氢的方法，而我们现在只有不到1%的氢。”“但从材料的角度来看，我们不需要做出如此巨大的改进来实现这一目标。所以我们看到玻璃或塑料已经装了一半了。”
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