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[综合讨论] 微孔和柔性的MOF声学超材料

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发表于 2019-1-10 15:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  导读:
  金属-有机骨架材料 (MOF) 的低频声学特性可以通过阻抗管实验测得。MOF超材料的低频声学衰减作用,可能是由于微孔框架结构内部对声音进行多次反射,促进了声音的消散和吸收。这可是MOF第一次被证明是声学超材料。

  阻抗管:用于测量吸声材料的垂直入射吸声系数的装置

  低频:100-1250Hz

  低频噪声的减弱是环境和建筑工程的目标。但是低频的衰减在噪声衰减里是最具挑战性的,通常需要高质量和高厚度的屏障。在建筑物、汽车、飞机和航天器等的建造中,重量和/或燃料效率是需要考虑的问题,因此,使用轻质材料有效衰减低频声音是一直以来的需求。此外,具有独特声学特性的材料也是造影剂监测领域的关注点。

  具有异常声学特性的材料称为声学超材料。吸收性的声学超材料由周期性结构组成,具有可调的声学特性,在传感、隐形、隔音和地震防护等方面都具有广泛的应用。

  将多孔颗粒用于墙板和其他建筑材料的噪声衰减已受到密切关注,纳米颗粒也成功应用于地下能量提取。受这两者的启发,我们可以想到,金属-有机骨架 (MOF) 可能同样具有潜在的声学超材料特性,包括它的微孔结构、产生MOF纳米颗粒的能力、可设计和调整的几何框架和柔性。MOF的另一个优势是它可以以不同的形式加入到消声/监测体系中,例如喷雾剂、添加剂、离散纳米粒子、纳米流体注射剂等。

  虽然MOF的机械性能和可变形行为已经开始被研究,并且已经在减震和机械能储存方面应用。但在接下来这篇报道发表之前,这类材料还没有被确定为声学超材料,也没有关于他们低频声学特性方面的评估。

  ACS Appl. Mater. Interfaces期刊上近期报道了一篇题为Microporous and Flexible Framework Acoustic Metamaterials for Sound Attenuation and Contrast Agent Applications的文章。这是基于MOF的低频声学超材料的第一次报道。

  在这篇文章里,作者Quin R. S. Miller等选用具有不同结构和成分的微孔和柔性MOF材料,包括FeBTC (Basolite F300)、HKUST-1 (Basolite C300)、Ni-MOF74和MIL-53(Al) (Basolite A100),将原样或合成的MOF样品压制成直径为100mm的圆盘,并使用阻抗管对“圆盘”进行声学实验。最终证明了FeBTC、HKUST-1和柔性的MIL-53 (Al) 可以作为吸收性声学超材料。
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  这种轻质且可分散的超材料具有许多应用前景,可用作具有优异声音吸附功能的建筑材料的添加剂,或者集成到钻孔水泥中实现对水泥稳定性和井眼完整性的无创监测,等等。进一步的研究可能包括,确定更多可以用于声学领域的MOF材料,并设计基于混合MOF的声学响应材料。

  文章链接:
  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b19249

  DOI: 10.1021/acsami.8b19249

  来源:材料前沿科技微信公众号(ID:clqykj)

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