京都大学,Nature Communications!

文摘   2025-01-30 19:30   青海  

微孔材料是指具有明确定义且可控孔隙的材料,因其在气体分离、水净化、传感、催化等领域具有广泛应用而受到研究者的关注。传统的微孔材料通常是刚性的晶体固体,这类材料结构易于设计和调控,但在实际应用中,往往面临加工性差、易碎等问题。因此,如何在保持微孔结构的同时,提升材料的加工性和应用性能,一直是材料科学中的一大挑战。

与传统的刚性微孔材料相比,近年来,具有可逆相变的软性微孔材料展现出了更高的应用潜力。通过使材料能够在液体、玻璃和晶体状态之间相互转换,这些材料在性能调控和加工性方面展现了独特的优势。然而,大多数现有研究中的材料在经历相变过程时往往会导致孔隙结构的塌陷或失去多孔性,这使得开发能够保持高孔隙度的可逆相变材料成为一项重大挑战。

鉴于此,来自京都大学Shuhei Furukawa Zaoming Wang教授联合台湾大学Dun-Yen KangKevin C.-W. Wu合作研究团队在这一问题上取得了重要进展。该课题组设计并合成了金属有机多面体(MOPs),这些MOPs能够在液体、玻璃和晶体状态之间实现可逆相变,并保持良好的微孔性。通过模块化合成方法,研究团队将具有永久微孔的MOP核心腔体与可调控相变的聚合物链结合,成功制备出一种软性微孔材料。这种材料在不同相态下展现出了优异的加工性,并能够通过切换不同的相态来调节其性能,例如气体渗透性和选择性。在液态相态下,该材料表现出对CO2的优异选择性分离性能,同时保持较高的渗透性。

该研究不仅为微孔材料的相变控制提供了新的思路,还为气体分离等领域的应用提供了潜在的解决方案。通过这种新型材料,研究者们不仅克服了传统多孔材料在相变过程中的孔隙塌陷问题,还实现了通过相变调控材料性能的新途径。这一成果为软性微孔材料的设计和应用开辟了新的方向,对未来材料科学及其应用具有重要的指导意义。

碳谷
碳谷-聚焦绿色科技,共享可持续未来!
 最新文章