首页分享 Angew. Chem.：刺激响应型柔性MOF驱动材料及其快速光能转化特性

Angew. Chem.：刺激响应型柔性MOF驱动材料及其快速光能转化特性

来源：花匠小妙招时间：2025-10-30 13:48

Angew. Chem.：刺激响应型柔性MOF驱动材料及其快速光能转化特性

2019-05-17

近日，苏州大学材料与化学化工学部的郎建平教授（点击查看介绍）团队首次报道了一例晶态烯烃基金属有机框架（MOF）光-能转换驱动材料，相关研究工作发表在国际化学期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。论文第一作者为苏州大学博士研究生史意祥，通讯作者为郎建平教授。

刺激响应型材料作为一类智能驱动材料能够像生物组织体系一样感知外界刺激（如热、光、电、磁、压力、湿度、pH、客体分子等），并通过相转变、化学异构、氧化还原、液晶转变、动态共价化学和非共价相互作用等多种途径将外部施加刺激转换为自身动态结构或形状的改变，因而在仿生机器人、人造肌肉、光驱动马达、自清洁、药物传导等领域具有巨大的应用潜能。然而，常规MOF材料既硬又脆，还具有较高的杨氏模量的特点，使得其形态在外界刺激下难以维持。烯烃基金属有机框架内的固态光二聚反应因其在三维晶格方向上各向同性或各向异性的收缩与膨胀，使其为光驱动器材料的设计与合成提供了一条可行的光驱动途径。

有鉴于此，郎建平教授团队开发了一例刚柔并济拓扑结构的烯烃基MOF光-能转换系统，首次在MOF材料中成功实现了单晶态快速光-能转换特性（80° s-1）。研究发现，通过调节光响应MOF单晶的横纵比与光辐射晶面，可实现其螺旋、趋光扭曲、碎裂等光-机械转变行为（图1）。

图1. 光响应晶体1在紫外光诱导下的光-机械形变光学显微图像。标尺为1 mm。

同时，为了进一步放大并增强其光生机械应力，该团队通过非共价键修饰的方式制备了以柔性聚乙烯醇（PVA）为基底的复合型光驱动系统（图2）。得益于PVA中丰富的羟基与光响应MOF中F的氢键作用，该复合型光驱动系统在紫外光照下，展现出大幅度的机械形变，12 s内趋光弯曲角度可达61°（图3）。

图2. (a) 复合型光驱动系统1-PVA的合成示意图。(b)，(c)，(d)分别为柔性复合薄膜1-PVA的照片，SEM图和PXRD图。

图3. 复合型光驱动系统1-PVA的光致弯曲机制。

该项研究为MOF基光驱动器的设计合成提供了一种可行的途径，进而在光-机械微器件领域具有重要的应用前景。该研究工作得到国家自然科学基金重点项目(21531006)，面上项目(21773163)、中科院上海有机所有机金属化学国家重点实验室开放基金项目(2018kf-05)、江苏省高等院校优势学科发展项目和江苏省2018年度普通高校研究生科研创新计划项目(KYCX18_2495)等资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：