Što je mezoporozni materijal?

Mezoporozni materijal ima otvore unutar svoje strukture promjera između 2 i 50 nanometara (nm). Što se tiče poroznosti, nalazi se između mikroporoznog materijala koji ima otvore manje od 2 nm i makroporoznog materijala koji ima otvore veće od 50 nm. Jedan od glavnih materijala u ovoj klasi je silicij, a većina njegovih znanstvenih upotreba proizlazi iz punjenja pora sekundarnim materijalom. Budući da su otvori tako mali, mezoporozni materijal će uzrokovati različite reakcije unutar sustava od samog sekundarnog materijala.

U fizikalnoj znanosti, pora je mjera praznog prostora. Porozni predmet ima veliku količinu praznine u usporedbi sa svojom veličinom, dok čvrsti ili gusti objekti nemaju. U većini slučajeva, važnost pora unutar mezoporoznog materijala temelji se na površinskim i dostupnim porama. Bilo koje potpuno zatvorene šupljine obično nisu održive za upotrebu.

Meso je prefiks koji znači ‘sredina’. U ovom slučaju, mezoporozni materijal je dobio ime po činjenici da ima veće pore od klase ispod, ali manje od klase iznad. Razlog zašto je ova određena veličina važna jednostavno je njezina srednja priroda. Na neki način djeluje kao veći mali materijal, a na druge se ponaša kao mali veliki materijal, dopuštajući mu da radi stvari koje druge klase ne mogu.

Dok je većina mezoporoznih materijala na bazi silicija, postoji i nekoliko drugih vrsta. Nekoliko metala ili njihovih početnih baza, kao što su kositar, titan ili aluminij, su mezoporozni. Ovi metali su često prijelazni, što znači da se aktivno ili imaju mogućnost pretvoriti u nešto drugo. Kao rezultat, umjesto toga se koriste mnogo stabilniji i bogatiji materijali silicija.

Većina upotreba mezoporoznog materijala proizlazi iz dva čimbenika. Prvo, pore su dovoljno male da čine relativno mali dio cijele tvari. Stoga, kada sustav stupi u interakciju s materijalom, on obično reagira kao da je čist, čak i ako se uz njega nose sekundarne tvari. Drugo, relativna površina tvari je mnogo veća nego što bi njezina veličina ukazivala. To omogućuje kretanje većih količina materijala unutar iste fizičke veličine u usporedbi s mikroporoznim materijalom.

Glavni poslovi uobičajenog mezoporoznog materijala dijele se u dvije kategorije: transport i filtracija. Za poslove transporta, pore materijala se pune sekundarnom tvari i oslobađaju. Ovi materijali će stupiti u interakciju sa svojim okruženjem kao glavni materijal, a sekundarni materijal jednostavno će se voziti. Za filtraciju, proces radi obrnutim putem: čisti materijal se pušta u sustav gdje sekundarni materijali ulaze u pore. To stvara jednostavnu metodu uklanjanja određenih materijala iz stajaće smjese.