浙江大學Science: 你見過MOF“貼紙”嗎？
一、【科學背景】
金屬有機框架（MOF）是一類新興的多孔晶體材料，因具有超高比表面積、可靈活設計的化學組成、易于調控的孔道結構，MOF材料在許多領域展現了出色的應用前景。將MOF材料加工成連續、致密的薄膜對于膜分離、電子器件、醫療設備等領域具有重大意義。然而，MOF粉末難溶難熔、薄膜又硬又脆，使這類材料成型加工極為困難，限制了MOF材料在柔性基底上的集成應用。如何讓MOF薄膜獲得可拉伸的性能從而實現柔性集成是困擾該領域的重要難題。
二、【科學貢獻】
近期，浙江大學化學工程與生物工程學院趙俊杰研究團隊受到圖靈結構的啟發，提出了一種全新的褶皺MOF薄膜，該膜可以像貼紙一樣隨意轉移到任意襯底，解決了MOF材料又脆又硬的毛病。團隊開發了一種新的限域界面合成技術，利用"反應-擴散"機制精確調控，成功制備了具有豐富圖靈圖案的褶皺型MOF薄膜。這種薄膜不僅具備了優異的可拉伸性，還實現了即插即用的功能，為MOF材料在分離膜、柔性電子等高技術領域的應用開辟了新的路線。
圖1 制備具有圖靈圖案的褶皺MOF薄膜的限域界面合成方法，可實現即插即用集成
圖2 通過“反應-擴散”調控在褶皺MOF薄膜中獲得形態各異的圖靈圖案
圖3 褶皺MOF薄膜可靈活轉移至各類基材實現“即插即用”
圖4 用于軟集成的可拉伸MOF圖靈膜
三、【創新點】
在這項研究中，科學家受到圖靈結構啟發，制備了褶皺MOF薄膜，解決了MOF薄膜高負載量和機械性能間的矛盾。作者通過采用了原子層沉積（ALD）技術制備ZnO表面，并通過控制聚合物頂涂和MOF共反應劑的擴散，實現了MOF薄膜的界面合成。并利用聚合物頂涂限制界面反應，實現了多種圖靈圖案的MOF薄膜。最終開發的MOF薄膜具有高達53.2%的應變容忍度，并且可以輕松轉移到不同基底上。
四、【科學啟迪】
通過這種靈活轉移的加工方式，研究團隊制備出了基于MOF材料的氣體分離膜，實現了氫氣/二氧化碳的高效分離。此外，他們還將褶皺MOF薄膜轉移到柔性電極上，制造出可彎曲的濕度傳感器。這項研究為MOF薄膜材料提出了一種新的結構形態，實現了薄膜制造過程與功能化集成的解耦，賦予了這類材料更具想象空間的應用方式，希望我們的研究可以助力低碳化工、可穿戴設備、醫療健康等領域的發展。
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