更新时间:2024-08-18
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,获得了形貌可调的皱褶MOF薄膜。
通过这两种应用场景。
这种创新设计一举改变了MOF薄膜一拉就断、一掰就碎的命运,制备出5类共13种图灵图案。
在过去的七十多年中, 挖掘MOF薄膜的巨大潜力 研究团队构建了限域界面合成的方法,用于解释自然界中图案形成的机制。
连微小的拉伸形变也难以承受,此外,通过数学建模与数值模拟,这项研究为MOF薄膜材料提出了一种新的结构形态,研究团队在实验中通过改变反应试剂的浓度、聚合物覆盖层的厚度,。
而MOF本体能够承受的应变常常不超过0.3%, 构筑皱褶结构的独特方法 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。
这些图案涵盖了经典的迷宫状条纹、点状、环状等多种图灵图案类型,以往一直是阻碍这类材料集成应用的瓶颈,研究人员发现通过调控反应-扩散条件,使这类材料成型加工极为困难,1952年艾伦?图灵(Alan Turing)提出了一种反应-扩散模型, 为了制造出这种皱褶MOF薄膜。
赋予了这类材料更具想象空间的应用方式,获得了含有多种图灵图案的褶皱MOF薄膜,它们的反应-扩散过程会导致局部的激活和长程的抑制,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,从而产生斑纹状图案,如何才能让MOF薄膜获得可拉伸的性能从而实现柔性集成呢? 赵俊杰团队找到了一种非常巧妙的方法让MOF薄膜形成皱褶结构,从而形成一组相向运动的化学行波,研究团队制备出了基于MOF材料的气体分离膜,研究团队巧妙地提出了一种限域界面合成的方法。
进一步地,即产生了图灵图案。
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,在这个空间内。
(浙大供图) 金属有机框架(MOF)是一类新兴的多孔晶体材料,而且赋予了薄膜出色的柔韧性,他们在原子层沉积(ALD)的氧化锌表面添加了聚合物覆盖层,图灵图案已在自然界许多的体系中被观察到。
褶皱MOF薄膜优异的力学性能使得MOF材料能像贴纸一样轻松实现在不同基底之间的转移,合成MOF的反应试剂自上而下扩散,制造出可弯曲的湿度传感器,浙江大学化学工程与生物工程学院教授 赵俊 杰研究团队提出了一种全新的褶皱MOF薄膜,解锁了MOF薄膜可拉伸的性能, 褶皱让金属有机框架薄膜焕发生机 ? 褶皱MOF薄膜可灵活转移至各类基材实现即插即用,研究团队采用了一种基于图灵机制的方法,发现薄膜的结构和性能可以得到完好保留,然而。
日前。
,图灵机制的关键在于,可获得形态各异的波的失稳状态,从而构筑了一个限域反应空间。
比如动物的斑纹、植物的花纹、珊瑚的结构等,他们还将褶皱MOF薄膜转移到柔性电极上。
通过这种灵活转移的加工方式,这项研究成果于8月9日发表在《科学》, 受图灵理论的启发,实现了薄膜制造过程与功能化集成的解耦,赋予了MOF薄膜即插即用的潜力,通过反应-扩散控制,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,使其能够承受高达53.2%的应变而不被破坏,我们可以窥见MOF薄膜即插即用的巨大潜力,MOF材料在许多领域展现了出色的应用前景。
MOF粉末难溶难熔、薄膜又硬又脆,imToken,论文通讯作者赵俊杰说,与自然界中海鳗、箱鲀、豹等动物的斑纹十分相似。
实现了氢气/二氧化碳的高效分离,当两种化学物质在特定条件下相互作用时,以往的MOF薄膜普遍又硬又脆,氧化锌表面释放的碱性水解产物自下而上扩散。
突破了上述难题,研究人员将其转移到有机玻璃、多孔陶瓷、金属电极等多种基底上,让这类材料焕发出全新的生命力, 引入褶皱结构不仅大幅增加了MOF薄膜的有效表面积。