似是而非？似液非液的固體材料

材料牛注：以貌取人是片面的，以貌取“材”也不見得正確。身為固體，卻在某些方面表現出液體性質的材料，這種略為相互矛盾的性質竟有著巨大的應用潛力，甚至可能在電池行業引起變革。

中佛羅里達大學化學系博士Fernando Uribe-Romo和他的一位學生發現了在不將固體真正轉化液體的情況下，使固體材料表現出液體性質的方法。這項研究可能為電子、光學及計算工業開辟新的領域。

當化學系的研究生Demetrius A. Vazquez-Molina將一種人造海綿狀不可燃納米材料，COF-5，壓縮成尾指大小的小球后，在X射線衍射分析中發現了一些異常的現象：材料中的晶體排列成奇怪的模式。隨后他將這一實驗結果告知了同系的化學教授Fernando Uribe-Romo，并被建議把試樣帶去該教授的實驗室重新做一次X射線衍射分析。

結果是：材料中的奇怪的晶體結構恰好可以讓鋰離子像在液體中一樣自由流動。

這項發表于American Chemical Society的發現意義非凡，因為在電子及能源領域中，液體材料是不可或缺的，但現有的液體材料經常出現問題。

舉鋰離子電池為例子，作為市場上最優秀的電池，它為從手機到電動滑板等幾乎一切東西提供電能。但由于鋰離子電池在工作時需要將鋰離子從一端運輸到另一端，所以這種電池通常做得大而笨重。而且，該過程產生的熱量容易導致手機和電動滑板的爆炸。但即使是這樣，幾年前的飛機仍需要這種電池來完成其接地功能。

如果有一種無毒固體材料能代替這些可燃性液體應用于電池中，將為工業界帶來巨大改變。

Uribe-Romo 說：“雖然這種材料仍有很多測試要做，但其廣闊的前景已經不容忽視了。假如我們能停止對液體材料的需求并轉而使用不可燃材料，那么電池的占用空間和包裹材料都會減少，進而減少電池的重量甚至體積，最后給社會帶來深刻的改變。”

無毒的、更小的不可燃材料意味著更小的電子元件以及更快的光信息傳遞速度，這會給電信設備、計算機電源以及能源儲備行業帶來一場變革。

“這很令我興奮。雖然在上Romo教授的課之前我都比較厭倦化學，但我現在很喜歡。他教導我打破化學中規則的束縛，之后我就迷上了化學，皆因化學是一種智力上的挑戰。”在學習Uribe-Romo課程前是醫學預科生的Vazquez-Molina這樣說。

Uribe-Romo對于化學的熱情可以追溯到他在墨西哥的高中老師。在完成Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterreyin Mexico的學士學位后，Uribe-Romo又在UCF（加州大學洛杉磯分校）獲得了博士學位。而于2013年成為UCF的副教授前，他曾是康奈爾大學的博士后副助理。

該項成果由Uribe-Romo領導的研究團隊和UCLA生物化學及化學系的科學家合作研究跟進。這項合作旨在確定COF-5是否有能力為移動設備及電池行業帶來變革。

原文鏈接：Team tricks solid into acting as liquid。

文獻鏈接：Mechanically Shaped Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks Reveal Crystallographic Alignment and Fast Li-Ion Conductivity。

本文由編輯部楊洪期提供素材，梁嘉豪編譯， 點我加入材料人編輯部。