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

2024-08-11 09:10IT之家 - 沛霖（实习）

IT之家 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。

▲ 制备具有图灵图案的褶皱 MOF 薄膜的限域界面合成方法

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。

▲ 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

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。

▲ 褶皱 MOF 薄膜可灵活转移至各类基材实现“即插即用”

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。”

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