由金属有机多面体（MOPs）组装的多孔纤维及其产生的柔性多孔气凝胶的示意图。图：美国化学学会杂志
京都大学团队研发新型可塑微孔气凝胶，突破金属‑有机框架的机械脆性与加工难题
利用弱范德华力组装金属‑有机多面体，构建层级有序单维多孔纤维，展现优异机械性能与高度加工性
2026年4月京都大学细胞‑材料科学研究所（WPI‑iCeMS）由傅川舒平（Shuhei Furukawa）教授领导的科研团队，首次在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上公布了一种全新的微孔气凝胶——“可塑微孔纤维气凝胶”。该材料以弱范德华力为纽带，将金属‑有机多面体（MOPs）组装成层级有序的单维多孔纤维，从根本上克服了传统金属‑有机框架（MOFs）在机械脆性和成型加工上的短板。
重要性与创新突破多孔材料因其纳米级孔洞而广泛应用于气体储存、分离、催化及环境净化等领域。然而，绝大多数此类材料——尤其是MOFs——依赖于强化学键构成的刚性三维网络，导致其极易断裂且难以加工成实际工艺形态。
本研究团队的创新设计采用“弱范德华力”——可逆、易断裂的物理相互作用，成功构筑了层级有序的单维多孔纤维。与传统结构不同，这些纤维由可逆范德华力相连，分子装配能够在极小能量投入下实现可逆聚集与解聚，表现出触变（thixotropic）行为。正因如此，材料可轻松在模具中成形，显著提升了加工性，这是传统微孔材料所难以实现的。
机械性能与微孔特征对新合成气凝胶进行压缩实验显示，纤维交织结构能够承受极大压缩变形而不出现灾难性破裂。其卓越的可变形性源于纤维形态，使结构能够有效耗散外部应力。与此同时，气凝胶保持了来自MOP分子内部孔道的微孔特性，形成了高度分散、均匀的孔隙网络，区别于传统MOF晶体在小机械应力下易发生断裂的局限。
研究者观点傅川舒平教授指出：“我们的设计表明，构建微孔材料不再需要高结晶性与刚性三维网络的支撑。通过控制分子构件之间的连接方式，我们能够制造出既柔软又高度可加工的多孔材料。”
他进一步表示，这一设计思路可推广至除MOPs外的更多分子构建块，预计将为开发具有优异机械性能、适合工业应用的新型多孔材料开辟新路径。
展望该研究展示了一种全新的多孔材料设计范式，兼顾高微孔性与卓越机械柔性，为气体储存、分离以及环境净化等多领域的工业应用提供了更为灵活且易于成型的材料平台。未来，团队计划进一步探索其他分子构建块的可逆组装，以拓宽材料的功能与应用范围。
勇编撰自论文"One-Dimensional van der Waals Porous Fibrils Assembled from Metal–Organic Polyhedra".Journal of the American Chemical Society.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。