浙大研发全新褶皱 MOF 薄膜:利好可穿戴设备、医疗健康等,可承受 53.2% 应变
8 月 11 日消息,浙江大学研究团队研发了一种全新的褶皱 MOF(金属有机框架)薄膜,为这类材料在分离膜、柔性电子等领域的集成应用开辟了新的路线,相关研究成果发表在《科学》(Science)上。
MOF 是一类新兴的多孔晶体材料,在气体存储、分离、催化、传感、生物医学等领域具有广泛的应用前景。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,以往一直是阻碍这类材料集成应用的瓶颈。
研究团队突破了上述难题 —— 让 MOF 薄膜形成“皱褶”结构,在大大增加其活性表面的同时还可以赋予其出色的形变能力。
研究团队采用了一种基于“图灵机制”的方法,研究团队通过改变反应试剂的浓度、聚合物覆盖层的厚度,制备出 5 类 13 种图灵图案,获得了形貌可调的具有皱褶结构的金属有机框架化合物薄膜。
经实验测试,普通的金属有机框架化合物薄膜能够承受的应变常常不超过 0.3%,引入褶皱结构后能够承受高达 53.2% 的应变而不被破坏并且能像贴纸一样在有机玻璃、多孔陶瓷、金属电极等多种基底之间转移。
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。
研究团队表示:“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。”
附论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn8168
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