高分子鏈可以生成多孔材料！不可思議！

材料牛注：通常，柔性高分子鏈趨向于纏結生成無孔高密度材料，然而，科學家們研究出新方法，將金屬離子和高分子鏈混合生成多孔的金屬有機骨架化合物（MOFs），這種新材料在氣體收集、儲存以及分離技術等領域有著重要意義。
金屬有機骨架化合物具有巨大的表面積，一個糖紙大小的這種材料就可以提供一個城市街區（2.5英畝）的面積來吸收空氣和催化反應。一直以來的難題在于制造這些被稱為金屬有機骨架化合物（MOFs）的骨架。以往我們認為這些骨架只能由剛性原材料制得，但科學家們已經徹底改變了我們對金屬有機骨架化合物（MOFs）的理解。他們新的設計方法是在金屬有機骨架化合物（MOFs）的合成中加入高分子鏈，從而將被稱為聚合物的柔性一維分子鏈轉變為三維多孔結構。

這一新的設計方法制造了一種可以完美結合金屬有機骨架化合物（MOFs）結構完整性和聚合物加工性能的新材料，這是一種新奇的、可調的多孔材料。這種材料可以大大提高一系列分離和儲存技術，包括收集工業排放物——影響氣候的二氧化碳氣體；為公共載重汽車和出租車儲存壓縮天然氣；為使用環境友好型燃料電池的交通工具儲存氫氣。

有人認為金屬有機骨架化合物（MOFs）的腳手架性質只能從剛性原材料得到。由于從一維聚合物到這種多孔材料制備過程的出現，我們逐漸對這一說法產生了質疑，因為柔性聚合物趨向于緊密纏結，從而產生了高密度、混亂的無孔材料。

近日，加州大學圣地亞哥分校的研究者們已經證明了嵌入金屬離子的無孔聚合物轉變為三維多孔、結晶的混合金屬有機骨架化合物（MOF）材料是可行的。在這一新的設計方法中，科學家們通過對嵌入金屬離子的高分子鏈進行加熱，使得分子鏈重新排序進而組成混合的金屬有機骨架化合物（MOF）材料。高分子鏈一定會以金屬離子作為終點，這種配合在混合金屬有機骨架化合物（MOF）材料中形成了多孔架狀結構。這種設計方法可以對生成的多孔材料進行靈活的調節，科學家們可以通過改變聚合物的化學成分、分子鏈的長度以及反應溫度來調節混合金屬有機骨架化合物（MOF），可以將生成的形狀從球狀變為立方體或者薄膜狀。這種混合金屬有機骨架化合物（MOFs）將結構完整性、用于氣體收集和儲存應用的多孔性和聚合物良好的可加工性完美地結合在一起。一些混合金屬有機骨架化合物（MOFs）已經被證實可以提高二氧化碳攝取能力，從而可以大大提高碳捕捉技術。

參考原文鏈接：Novel porous materials made from flexible "spaghetti-like" molecules

本文由編輯部王旗提供素材，樊超編譯，點我加入材料人編輯部。

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