【ITBEAR】8月11日消息，浙江大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)近期在《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究成果，他們成功研發(fā)出一種全新的褶皺金屬有機(jī)框架（MOF）薄膜，這一創(chuàng)新為MOF材料在分離膜、柔性電子等領(lǐng)域的集成應(yīng)用開辟了新的途徑。
MOF作為一類新興的多孔晶體材料，在氣體存儲、分離、催化、傳感以及生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。然而，MOF材料的加工成型一直是一大挑戰(zhàn)，其粉末形態(tài)難以溶解和熔融，而薄膜形態(tài)則顯得硬且脆，這些問題嚴(yán)重阻礙了MOF材料的集成應(yīng)用。
據(jù)ITBEAR了解，研究團(tuán)隊(duì)成功攻克了這一難題，他們通過讓MOF薄膜形成獨(dú)特的“皺褶”結(jié)構(gòu)，不僅顯著增大了其活性表面積，還賦予了它出色的形變能力。這一創(chuàng)新使得MOF薄膜能夠在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，實(shí)現(xiàn)更大的應(yīng)變承受能力。
研究團(tuán)隊(duì)采用了一種基于“圖靈機(jī)制”的方法，通過精細(xì)調(diào)控反應(yīng)試劑的濃度和聚合物覆蓋層的厚度，成功制備出了5類共13種形態(tài)各異的圖靈圖案，這些圖案賦予了MOF薄膜更加豐富和可調(diào)的皺褶結(jié)構(gòu)。
實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果顯示，普通的MOF薄膜能夠承受的應(yīng)變通常不超過0.3%，而引入褶皺結(jié)構(gòu)后的MOF薄膜則能夠承受高達(dá)53.2%的應(yīng)變而不被破壞。更令人矚目的是，這種褶皺MOF薄膜還能像貼紙一樣輕松轉(zhuǎn)移到有機(jī)玻璃、多孔陶瓷、金屬電極等多種基底上，實(shí)現(xiàn)了“即插即用”的便捷應(yīng)用。
利用這種靈活的轉(zhuǎn)移加工方式，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步制備出了基于MOF材料的氣體分離膜，并成功實(shí)現(xiàn)了氫氣與二氧化碳的高效分離。此外，他們還將褶皺MOF薄膜轉(zhuǎn)移到柔性電極上，成功制造出可彎曲的濕度傳感器，展示了MOF材料在柔性電子領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)研究為MOF薄膜材料提出了一種全新的結(jié)構(gòu)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)了薄膜制造過程與功能化集成的解耦，為這類材料的應(yīng)用開啟了更多的想象空間。他們希望這項(xiàng)研究能夠助力低碳化工、可穿戴設(shè)備以及醫(yī)療健康等領(lǐng)域的發(fā)展，推動相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新與進(jìn)步。
