超高层设计法应用于多孔材料

借鉴建筑施工工法…结构稳定性提升

受建筑工法启发的一种新型多孔材料被开发出来。


这种在分子层面精密设计的材料,有望在各个产业领域得到广泛应用。


蔚山科学技术院(UNIST)化学系的 Choi Wonyoung 教授团队与 Oh Hyuncheol 教授团队,将超高层建筑的设计原理应用于材料开发,研制出创新性的金属‑有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,金属有机框架)。他们仿照巨型框架系统,在多孔材料内部布置巨大分子,采用了“并合网络”策略。

从左起为 Park Dajin、Lee Jeonghye 研究员、Choi Wonyoung 教授、Lee Suchan 研究员、Oh Hyeoncheol 教授。

从左起为 Park Dajin、Lee Jeonghye 研究员、Choi Wonyoung 教授、Lee Suchan 研究员、Oh Hyeoncheol 教授。

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世界最高建筑哈利法塔(Burj Khalifa)在设计上能够承受强风、地震以及自身重量。巨型框架系统通过战略性地布置巨型柱体,使超高层建筑成为可能。


金属有机框架是一种由金属与有机物结合形成的多孔结构,具有优异的水分吸附能力,即使与水接触结构也不会坍塌。以往的金属有机框架在遇水时结构容易受损或崩解,而本研究团队开发的材料则改善了这种结构不稳定性。


研究团队在金属有机框架结构内部引入巨大分子,形成“结构中的另一层结构”。通过这一方式,在保持多孔性的同时,获得了出色的结构稳定性。此外,研究团队还对金属有机框架的内部结构进行了精细调控,从而提高了水分吸附效率。


第一作者研究员 Lee Jeonghye 表示:“此次开发的金属有机框架在结构稳定性方面相比以往有了大幅提升。由于与水接触时结构不会崩塌,其在水分吸附等多个领域的应用前景将进一步扩大。”


Choi Wonyoung 教授称:“我们通过分子层面的精密设计,实现了优异的水吸附性能。将建筑工法应用于物质设计是一种创新性尝试,为材料研究开启了新的可能性。”

利用金属化配体组装的合并网状金属-有机骨架结构。

利用金属化配体组装的合并网状金属-有机骨架结构。

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相关研究成果已于去年9月17日发表于国际学术期刊《Advanced Functional Materials》。


本研究在科学技术信息通信部韩国研究财团、韩国水力原子力公司以及蔚山科学技术院(UNIST)的支持下完成。





本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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