højoverflade

Højoverflade er en betegnelse i materialvidenskab og kemi, der beskriver materialer med et stort overfladeareal i forhold til deres masse eller volumen. Materialet har mange molekylære kontaktflader, hvilket giver højere adsorptionskapacitet, bedre kontakt mellem reaktive steder og fremmer processer som katalyse og lagring. Højoverflade egenskaber opnås ofte gennem porøsitet og nanostrukturering.

Det specifikke overfladeareal angives i enheder som m^2 pr. gram og kan måles ved gasadsorptionteknikker. Den mest anvendte metode er BET-målingen, der estimerer overfladearealet ud fra gasadsorption ved små tryk. Porevolumen og porefordeling beskrives ofte via BJH- eller t-plot-analyser og giver information om størrelsen og sammenhængen af porer.

Højoverflade opnås ved porøs syntese, aktivering eller nanostrukturering. Tilgangen inkluderer templating, etsnings- og sytretningsprocesser, porøs silica, karbonmaterialer (aktiveret kul, nanotuber, grafenbaserede materialer) samt metal-organiske rammer, MOFs. Mange materialer kan have kombination af mikroporer og mesoporer, hvilket øger både overfladeareal og tilgængelighed til gasser eller væsker.

Eksempler på højoverflade materialer omfatter aktiveret kul, silica- og aluminosilicat-sorer (f.eks. MCM-41, SBA-15), zeolitter, metal-organiske rammer (MOFs), grafen og carbon nanotubes samt porøse polymerkæder og COFs.

Anvendelser omfatter katalyse, adsorption og rensning, energiopbevaring og sensorik. Udfordringer inkluderer grad af adgang til porer, driftsstabilitet, omkostninger og regenerering. Overfladeegenskaber kan være følsomme over for fugt og temperatur, og design af porestørrelser er vigtigt for specifikke anvendelser.