杂化材料

两种纳米或分子级别成分组成的混合物

杂化材料（Hybrid material）是由两种纳米或分子级别成分组成的混合物。在自然界中通常是由一种无机物同一种有机物的混合，因此他们与通常意义上的混合物的差异在于一般的混合物是宏观量级（微米或者毫米）。在微观量级的混合会导致均匀混合的物质会体现出介于两种成分之间的特性甚至是一些新的特性。

信息简介

杂化材料（Hybrid material）包含有二种在纳米或分子水平成份的复合材料。一般，这种复合物成份的一种是无机；另一种是自然界中有机物。它和传统复合物不同；后者成份的尺寸在微米至毫米范围宏观尺寸。杂化材料在微观尺度混合；内部较均匀；使它显示的不是介于二相间的特性，而显示出新特性。

许多自然材料包含无机和有机构成块的大小在纳米范围。大多情况，无机部分提供机械强度且分布在整个物体。而有机部份则和无机构块连接。这种材料的典型例子是骨头或珍珠母。

自然界中的杂化材料

很多自然界的杂化材料都是由分布在纳米量级的无机和有机成分组成。通常情况下，无机成分会提供机械强度等特性，而有机成分主要是将各种无机成分链接起来，例如骨骼或者珍珠母。

杂化材料的发展

世界上第一种杂化材料就是几千年前人们用有机和无机成分合成的颜料。橡胶通常作为有机聚合物被各种无机材料所填充。1930年发明的溶胶-凝胶法对有机无机杂化材料的大范围推广应用起到了巨大的推动性作用。

匹兹堡大学斯万森工程学院的研究人员于2015年发表的“使用活性杂化材料完成同步：耦合自振动凝胶和压电薄膜” （Achieving synchronization with active hybrid materials: Coupling self-oscillating gels and piezoelectric films）一文中首次展示了一种杂化材料可以进行简单的模式识别后，最近又发表了“通过材料计算机进行模式识别”（Pattern recognition with “materials that compute”）一文进一步介绍了他们取得的进展：利用这种敏感的BZ-PZ杂化材料，以自身的化学反应作为动力，进行模式识别。

在研究中，研究人员使用材料内在的属性，来实现自动化功能。BZ凝胶无需外部刺激可以周期性振动，这种有节奏的振动，由发生在聚合物网络中的BZ反应提供能量。同时，PZ在发生形变时，自发地产生一个电压，相反地也可以通过外加电压产生形变。“BZ-PZ”单元，结合了这些属性，然后可以同电线连接这些单元，设计一个设备可以在无需外部供电的情况下，感知、启动、通信。这种设备，也可以用于计算，最终形成“材料计算机”。

分类

基于有机和无机成分的链接方式，杂化材料可以分为两类。ClassⅠ是两种成分通过比较弱的化学键相连，例如范德瓦耳斯力，氢键，弱电场等；Class Ⅱ是成分之间通过较强的化学键连接，例如共价键。

不同的杂化材料同样可以通过结构特性来区分。有机基团所包含的官能团可以依附于无机结构网络，例如三烷氧硅烷基团可以作为结构网络的表面修饰基团，因为在最终的无机网络结构中只能通过有机基团进行修饰。苯基三烷氧硅烷就是一个例子；将单一基团三烷氧硅烷基团利用溶胶-凝胶法来修饰二氧化硅网格结构来实现材料的进一步制备；包含反应生成的官能团的系统称之为功能性网络。但是如果有两种或者多种这类基团的话，情况就不一样了,这会导致材料中的无机成分变成整个杂化结构网络中不可分割的一部分。后者往往被称为结构网络模块。如果无机和有机网络相互交联并且没有进行很强烈的化学反应，则形成交联网络，例如在有机聚合物中使用溶胶凝胶法制备的材料。

优势

金属有机框架材料

金属有机框架材料或金属有机骨架材料（英语：Metal Organic Frameworks，缩写：MOF）是新材料在金属有机材料（MOM）中的一个重要分类。MOF是新无机有机材料中研究最热门的一个领域，因为他们将两门经常被分开的化学学科无机化学和有机化学结合了起来。MOF由有机配体配位的金属原子或原子簇构成一维、二维或三维的结构。MOF可用于催化剂。

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