科学技术部下属的独立机构贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心(JNCASR)的研究人员引入了一种新颖的晶体机械柔韧性定量测量方法。

研究团队表示，该方法可用于筛选材料数据库以识别下一代柔性材料。

他们对金属有机骨架(MOF)晶体的柔韧性机制进行了深入分析。MOF 是类晶体材料，具有吸收二氧化碳等气体并储存它们以及充当原油净化过滤器的卓越能力。

研究团队将这种灵活性归因于与晶体内软硬振动相关的大规模结构重排，这些结构重排与应变场强烈耦合。

研究人员表示，此项分析为各个行业中具有多种应用的创新材料打开了大门。

MOF 的能力源于纳米孔的存在，纳米孔可增强其表面积，从而使其更善于吸收和储存气体。然而，稳定性有限和机械强度低阻碍了其更广泛的应用，而新措施解决了这些问题。

这项新发现发表在《物理评论 B》杂志上，为机械柔韧性的起源提供了突破性的见解。晶体的柔韧性历来是用一个叫做弹性模量的参数来评估的——弹性模量是衡量材料对应变诱导变形的抵抗力的指标，但相反，这项研究“提出了一种独特的理论测量方法，基于在对称约束下通过内部结构重排释放弹性应力或应变能量”。

研究团队利用理论计算，研究了四种不同系统的柔韧性，这些系统具有不同的弹性刚度和化学性质。结果表明，“柔韧性源自与晶体内软硬振动相关的大规模结构重排，这些振动与应变场紧密耦合”。

新发现的灵活性测量方法也有望彻底改变材料科学，尤其是在 MOF 领域。“该理论框架能够筛选数据库中的数千种材料，从而提供一种经济高效的方式来识别实验测试的潜在候选材料。超柔性晶体的设计变得更加可行，为传统实验方法带来的挑战提供了切实可行的解决方案，”JNCASR 理论科学部的 Umesh V. Waghmare 教授说道。

研究团队表示，这项研究的潜在应用超出了物理学领域，为各个行业具有多样化应用的创新材料打开了大门。