美團隊用鋅及有機化合物打造出新型玻璃，柔韌性更高

【Technews科技新報】傳統的石英玻璃是由二氧化硅（SiO2）所製成的，而工業化還帶來了運用硼、聚合物和金屬等材料製成的各式玻璃，近期國外團隊開發出一種由金屬和有機化合物製成的全新玻璃類型「ZIF-62」，這種新材料不僅比舊有類型更容易形成玻璃，同時也具有更高的柔韌性。

除了組成原子的區別，ZIF-62 與二氧化硅玻璃的四面體結構大致相同，中心的鋅（zinc）原子被兩種有機化合物圍繞，這兩種有機化合物分別是 imidazolate和benzimidazolate。

不論是哪種類型的玻璃，為了保持表面光滑，生產過程中都得非常謹慎保持平衡，多數材料必須在加熱至熔化後迅速冷卻，才能呈現非晶（Amorphous）的形式，而這種材料在焠火時形成玻璃的能耐便被稱為「玻璃形成能力」（glass-forming ability,GFA）。

團隊在研究過程發現，隨著加入的 benzimidazolate 越多，玻璃形成能力也就越好，截至目前為止，二氧化硅玻璃是已知具有玻璃形成能力的組成，但團隊認為，ZIF-62 將會改寫這項紀錄，它已經超過了 50 種現有的玻璃類型，甚至比硅基玻璃更柔韌。

儘管如此，ZIF-62 目前仍有一些問題需要解決。現有玻璃的製作過程受益於數千年的改良，相較之下 ZIF-62 還處於研究的早期階段，還無法與之競爭。

傳統玻璃的製程已經經過多次改良。（Source：pixabay）

為了製造這種新型態的玻璃，團隊必須先合成有機化合物，然後將其與含水硝酸鋅（hydrous zinc nitrate）和溶劑混合，接著加熱到約 800°F（427°C）並維持一段時間才能完全熔化，但當溫度達到 980°F（527°C）時，它則將會開始蒸發。

團隊目前已經運用光譜學和 X 光觀察了一些材料特性，也對 ZIF-62 的光學和機械性能進行了一些測量，其中一些測試還是在紐約康寧公司（Corning）完成，但目前仍有許多內容有待了解。

研究作者之一的 John C. Mauro 表示，這種材質的玻璃非常新穎，儘管他們已經確定了它的玻璃形成能力和一些能力，但我們還沒有完全了解它所有的材料特性，「我們還需要研究如何將製作過程適用於量產。」

團隊預計未來還將持續研究其他的金屬有機玻璃配方，包括潛在的鈷基玻璃（cobalt-based），這項研究目前已公布在《科學進展》（Science Advances）期刊中。

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