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南开大学张振杰研究员等成功构建自支撑、高机械性能、蒸汽机械响应性的高分子-共价有机框架(polyCOF)膜
2019-07-05  来源:欢乐时时彩

  共价有机框架材料(COFs)是一种有规则结构的、化学稳定的、高孔隙率和孔径可调控的晶态材料,在催化、气体存储与分离、药物传输、超级电容器、功能器件以及膜分离等领域具有潜在的应用价值。目前报道的COFs主要以微晶状态存在,难于形成大晶体或连续的膜,这限制了COF材料的进一步应用。目前为止,只有界面聚合、真空抽滤、基底生长以及研磨铺膜的方法被应用在COF膜的制备上,但是所合成的COF膜通常具有较差的机械性能。因此需要开发新的合成策略来制备具有高结晶度、高机械加工性能以及高孔隙率的COF膜,这对于推动COFs材料的进一步应用具有重要意义。

  近期,南开大学化学学院张振杰研究员与药学院陈瑶研究员、南佛罗里达大学马胜前教授合作,首次利用线性高分子作为COFs的构筑单体,通过室温界面聚合成功合成了一种新型的高分子-共价有机框架(polyCOFs)膜。该膜材料兼具COFs和高分子的优点,例如同时具有较高的结晶度和化学稳定性。重要的是,得益于线性高分子的柔性和可加工性的优点,polyCOFs可以自发的形成无缺陷的、自支撑的、高机械性能的连续膜。polyCOF膜展示了有趣的、可逆的蒸汽刺激机械响应行为。利用polyCOF膜制备的人工肌肉材料,在蒸气的刺激下可以做复杂的仿生运动比如:举重和仰卧起坐等。这一研究成功地把一维无定型高分子和二维高结晶性COFs材料结合起来,为COFs材料发展提供了一种新的方向。

  该工作最近发表在ACS Cent. Sci. 2019, DOI: 10.1021/acscentsci.9b00212.文章第一作者为南开大学化学学院的博士生王志方。通讯作者是南开大学化学学院的张振杰研究员、药学院的陈瑶研究员和南佛罗里达大学的马胜前教授。感谢自然科学基金青年项目和天津市自然科学重点基金的资助。该工作被美国化学学院选为ACS Weekly PressPac和ACS Headline Science重点推介。

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.9b00212

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