Un material poroso novedoso puede absorber la humedad excesiva en una habitación solo para liberarla nuevamente cuando la humedad desciende. Ahora, los investigadores de KAUST han diseñado un material de estructura organometálica (MOF) que monitorea sus propias propiedades.

Los MOF son una clase de materiales microporosos que consisten en metales individuales o grupos de metales conectados por moléculas enlazadoras orgánicas. Variando metales y enlazadores orgánicos, los investigadores pueden controlar con precisión la forma, tamaño y funcionalidad del sistema de microporos del material, lo que a su vez afecta la capacidad del material para adsorber ciertas moléculas. Se han diseñado varios MOF para capturar selectivamente dióxido de carbono, por ejemplo. Otros han sido diseñados para adsorber vapor de agua.

Este nuevo MOF puede regular las condiciones perfectamente dentro de la ventana de niveles de humedad cómodos y saludables establecidos por la Sociedad Americana de Calefacción, Ingenieros de Refrigeración y Aire Acondicionado. Podría usarse para modular la humedad en espacios interiores, cabinas de aviones o incluso transbordadores espaciales.

Guiado por las estrategias de diseño MOF desarrolladas en KAUST, Mohamed Eddaoudi y su equipo en el Centro de Membranas Avanzadas y Materiales Porosos utilizaron el enfoque de bloques de construcción molecular para ensamblar Y-shp-MOF-5 estable al agua. Este es un MOF altamente conectado en el que los clústeres basados ​​en metales de tierras raras están conectados por 12 enlazadores orgánicos.

"Y-shp-MOF-5 exhibe un comportamiento excepcional cuando se expone al vapor de agua a diferentes niveles de humedad, ", dice el estudiante de doctorado de Eddaoudi, Rasha Abdul Halim. El MOF absorbió poca agua en el aire seco, pero si la humedad relativa supera el 55 por ciento, La adsorción de agua del material aumentó abruptamente.

Notablemente, si la humedad relativa descendió por debajo del 45 por ciento, el MOF liberó su agua adsorbida, lo que significaba que mantenía de forma autónoma la humedad relativa dentro del rango cómodo y seguro del 45-65 por ciento. Conservó este rendimiento incluso después de más de 1000 ciclos de adsorción-desorción de vapor de agua. "Este comportamiento es inusual para materiales microporosos, "dice Youssef Belmabkhout, investigador senior del grupo de Eddaoudi.

"Los fenómenos de adsorción de agua en Y-shp-MOF-5 son de naturaleza distintiva, "AbdulHalim añade." La clave de la baja absorción de agua del material a baja humedad relativa es su proporción relativamente alta de enlazadores orgánicos hidrófobos, "Ella dice." Sólo a una presión de vapor de agua más alta se supera la hidrofobicidad a medida que las moléculas de agua forman grupos de rápido crecimiento dentro de los poros del MOF ".

"El comportamiento único de Y-shp-MOF-5 lo coloca a la vanguardia de las tecnologías de eficiencia energética para sistemas autónomos de control de humedad en espacios cerrados, "dice Eddaoudi, quien también nos dijo que el equipo está persiguiendo el desarrollo de nuevos MOF con propiedades de adsorción-desorción similares, pero con una capacidad superior de absorción de agua.