高分子链可以生成多孔材料！不可思议！

材料牛注：通常，柔性高分子链趋向于缠结生成无孔高密度材料，然而，科学家们研究出新方法，将金属离子和高分子链混合生成多孔的金属有机骨架化合物（MOFs），这种新材料在气体收集、储存以及分离技术等领域有着重要意义。
金属有机骨架化合物具有巨大的表面积，一个糖纸大小的这种材料就可以提供一个城市街区（2.5英亩）的面积来吸收空气和催化反应。一直以来的难题在于制造这些被称为金属有机骨架化合物（MOFs）的骨架。以往我们认为这些骨架只能由刚性原材料制得，但科学家们已经彻底改变了我们对金属有机骨架化合物（MOFs）的理解。他们新的设计方法是在金属有机骨架化合物（MOFs）的合成中加入高分子链，从而将被称为聚合物的柔性一维分子链转变为三维多孔结构。

这一新的设计方法制造了一种可以完美结合金属有机骨架化合物（MOFs）结构完整性和聚合物加工性能的新材料，这是一种新奇的、可调的多孔材料。这种材料可以大大提高一系列分离和储存技术，包括收集工业排放物——影响气候的二氧化碳气体；为公共载重汽车和出租车储存压缩天然气；为使用环境友好型燃料电池的交通工具储存氢气。

有人认为金属有机骨架化合物（MOFs）的脚手架性质只能从刚性原材料得到。由于从一维聚合物到这种多孔材料制备过程的出现，我们逐渐对这一说法产生了质疑，因为柔性聚合物趋向于紧密缠结，从而产生了高密度、混乱的无孔材料。

近日，加州大学圣地亚哥分校的研究者们已经证明了嵌入金属离子的无孔聚合物转变为三维多孔、结晶的混合金属有机骨架化合物（MOF）材料是可行的。在这一新的设计方法中，科学家们通过对嵌入金属离子的高分子链进行加热，使得分子链重新排序进而组成混合的金属有机骨架化合物（MOF）材料。高分子链一定会以金属离子作为终点，这种配合在混合金属有机骨架化合物（MOF）材料中形成了多孔架状结构。这种设计方法可以对生成的多孔材料进行灵活的调节，科学家们可以通过改变聚合物的化学成分、分子链的长度以及反应温度来调节混合金属有机骨架化合物（MOF），可以将生成的形状从球状变为立方体或者薄膜状。这种混合金属有机骨架化合物（MOFs）将结构完整性、用于气体收集和储存应用的多孔性和聚合物良好的可加工性完美地结合在一起。一些混合金属有机骨架化合物（MOFs）已经被证实可以提高二氧化碳摄取能力，从而可以大大提高碳捕捉技术。

参考原文链接：Novel porous materials made from flexible "spaghetti-like" molecules

本文由编辑部王旗提供素材，樊超编译，点我加入材料人编辑部。

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