IF 27.4！金属有机框架（MOF）复合材料的多材料数字光处理：MOF基器件快速微加工的多功能工具

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金属有机框架（MOFs）的图案化对于其在传感、电子、光子学和加密技术中的应用至关重要。然而，当前的光刻方法在图案化超过两种MOF时受到限制，阻碍了创造先进多功能表面的潜力。此外，在设计灵活性、简便性和成本之间取得平衡往往需要妥协。本研究通过结合数字光处理（DLP）技术和毛细管辅助停流系统，实现了多材料MOF图案化，从而解决了这些挑战。研究展示了在厘米级面积上制造多路复用任意微图案的桌面制造技术，同时保持了MOF的孔隙可及性。墨水由MOF晶体悬浮液（分散在低挥发性溶剂中）、高分子量低聚物混合物和光引发剂组成，通过毛细作用限制在DLP投影区域内，并使用注射泵快速交换。该方法的多功能性通过直接打印基于ZIF-8的发光氧气传感器、5组分动态信息隐藏方法和基于PCN-224的胺类比色传感器得到了证明，涵盖了不同的孔隙和分析物尺寸。这种策略的多MOF功能、简单性和可访问性为在广泛应用领域探索MOF材料铺平了道路，有潜力显著加速MOF基器件从设计到应用的周期。

创新点：

1. 开发了结合数字光处理和毛细管辅助停流系统的新型多材料MOF图案化方法。

2. 实现了在厘米级面积上制造多路复用任意微图案的桌面制造技术。

3. 在保持MOF孔隙可及性的同时，实现了高精度的图案化。

4. 开发了一种新型墨水配方，适用于MOF的数字光处理。

5. 展示了该方法在多个应用领域的versatility，包括传感和信息隐藏。

对科研工作的启发：

1. 跨学科方法的重要性：本研究结合了材料科学、光学和微制造技术，展示了跨领域合作在解决复杂问题中的价值。

2. 简化复杂过程：通过创新的方法简化了多材料MOF图案化的复杂过程，为其他领域的复杂制造问题提供了思路。

3. 应用驱动的基础研究：研究不仅关注技术开发，还直接展示了多个实际应用，强调了基础研究与应用创新相结合的重要性。

4. 可扩展性考虑：从桌面制造到厘米级面积的扩展，体现了研究初期就考虑技术可扩展性的重要性。

5. 多功能性设计：一种方法适用于多种MOF和应用，强调了在开发新技术时考虑versatility的重要性。

思路延伸：

1. 材料多样化：探索将该技术扩展到其他类型的多孔材料或功能材料，如共价有机框架（COFs）或杂化材料。

2. 3D打印集成：研究如何将这种MOF图案化技术与传统3D打印技术集成，实现更复杂的三维MOF结构。

3. 智能响应系统：利用多种MOF的组合，开发能够对多种刺激做出复杂响应的智能材料系统。

4. 生物医学应用：探索该技术在生物医学领域的应用，如药物递送系统、生物传感器或组织工程支架的制造。

5. 大规模制造：研究如何将这种桌面制造技术扩展到工业规模，包括材料合成、设备设计和生产工艺的优化。

6. 原位MOF合成：探索在打印过程中原位合成MOF的可能性，这可能进一步简化制造过程并开辟新的材料组合。

7. 计算机辅助设计：开发专门的软件工具，优化MOF复合材料的设计和图案化过程，实现性能预测和自动化设计。

8. 环境应用：利用MOF的高孔隙率和可调性，开发用于环境监测、污染物吸附或催化降解的微型器件。

Multimaterial Digital‐Light Processing of Metal‐Organic Framework (MOF) Composites: A Versatile Tool for the Rapid Microfabrication of MOF‐Based Devices

Adv. Mater. (IF 27.4)

Pub Date  : 2024-09-10

DOI : 10.1002/adma.202408770

Carlos Carbonell 1,2 , Mercedes Linares-Moreau 1 , Sergey M Borisov 3 , Paolo Falcaro 1

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