拓扑无序晶态金属有机框架的增强弹性稳定性
材料科学
2023-12-22 v1
摘要
凭借其开放的网络结构和低密度，金属有机框架是一种在低外加应力下表现出弹性不稳定性的软材料。提高弹性稳定性的传统策略是增加底层 MOF 网络的连通性，但这必然会增加材料密度并降低孔隙率。在此，我们展示了一种替代范式，即通过具有非周期网络拓扑的 MOF 来增强弹性稳定性。我们结合变压单晶 X 射线衍射测量与粗晶格动力学计算，研究了拓扑非周期系统 TRUMOF-1 的高压行为，并将其与其有序同系物 MOF-5 进行了比较。结果表明，前者的拓扑结构抑制了导致后者发生压力诱导框架坍塌的弹性不稳定性，这类似于干石墙中石块形状和大小的不规则性可防止协同力学破坏。我们的结果确立了非周期性作为工程框架结构力学性能中一种反直觉的设计主题，这对 MOF 及更大尺度结构均具有参考意义。
引用
@article{arxiv.2312.13846,
title = {Enhanced elastic stability of a topologically disordered crystalline metal--organic framework},
author = {Emily G. Meekel and Phillippa Partridge and Robert A. I. Paraoan and Joshua J. B. Levinsky and Ben Slater and Claire L. Hobday and Andrew L. Goodwin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.13846},
year = {2023}
}