浙江大学Science: 你见过MOF“贴纸”吗？
一、【科学背景】
金属有机框架（MOF）是一类新兴的多孔晶体材料，因具有超高比表面积、可灵活设计的化学组成、易于调控的孔道结构，MOF材料在许多领域展现了出色的应用前景。将MOF材料加工成连续、致密的薄膜对于膜分离、电子器件、医疗设备等领域具有重大意义。然而，MOF粉末难溶难熔、薄膜又硬又脆，使这类材料成型加工极为困难，限制了MOF材料在柔性基底上的集成应用。如何让MOF薄膜获得可拉伸的性能从而实现柔性集成是困扰该领域的重要难题。
二、【科学贡献】
近期，浙江大学化学工程与生物工程学院赵俊杰研究团队受到图灵结构的启发，提出了一种全新的褶皱MOF薄膜，该膜可以像贴纸一样随意转移到任意衬底，解决了MOF材料又脆又硬的毛病。团队开发了一种新的限域界面合成技术，利用"反应-扩散"机制精确调控，成功制备了具有丰富图灵图案的褶皱型MOF薄膜。这种薄膜不仅具备了优异的可拉伸性，还实现了即插即用的功能，为MOF材料在分离膜、柔性电子等高技术领域的应用开辟了新的路线。
图1 制备具有图灵图案的褶皱MOF薄膜的限域界面合成方法，可实现即插即用集成
图2 通过“反应-扩散”调控在褶皱MOF薄膜中获得形态各异的图灵图案
图3 褶皱MOF薄膜可灵活转移至各类基材实现“即插即用”
图4 用于软集成的可拉伸MOF图灵膜
三、【创新点】
在这项研究中，科学家受到图灵结构启发，制备了褶皱MOF薄膜，解决了MOF薄膜高负载量和机械性能间的矛盾。作者通过采用了原子层沉积（ALD）技术制备ZnO表面，并通过控制聚合物顶涂和MOF共反应剂的扩散，实现了MOF薄膜的界面合成。并利用聚合物顶涂限制界面反应，实现了多种图灵图案的MOF薄膜。最终开发的MOF薄膜具有高达53.2%的应变容忍度，并且可以轻松转移到不同基底上。
四、【科学启迪】
通过这种灵活转移的加工方式，研究团队制备出了基于MOF材料的气体分离膜，实现了氢气/二氧化碳的高效分离。此外，他们还将褶皱MOF薄膜转移到柔性电极上，制造出可弯曲的湿度传感器。这项研究为MOF薄膜材料提出了一种新的结构形态，实现了薄膜制造过程与功能化集成的解耦，赋予了这类材料更具想象空间的应用方式，希望我们的研究可以助力低碳化工、可穿戴设备、医疗健康等领域的发展。
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