我室无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎研究员、班宇杰研究员团队提出“MOF分子筛膜动态应力缺陷自适应修复”新概念，将膜预先置于风险性的水热环境中挑战其耐受极限，迫使应力缺陷充分暴露；并在相同化学环境中同步耦合生长纳米粒子，通过动态新生缺陷处的养分毛细富集实现纳米粒子定位生长，形成精准的自适应修复区域，在不损失分离性能的前提下，显著提升膜的分离耐久性。
分子筛膜是由分子筛晶粒紧密堆砌形成的连续、致密薄层。局部和偶然的晶体扭转与边缘位错将形成亚稳态连接的晶间结构。在分离过程中，高温、高压、真空等化学和机械载荷将诱发膜内应力缺陷，极大削弱分子筛膜的耐久性与分离可靠性。
为解决上述挑战，研究团队提出“MOF分子筛膜动态应力缺陷自适应修复”新概念，解决了膜内应力缺陷形成和纳米粒子生长修复的时空同步问题，在不改变膜厚的情况下最大程度控制修复区域，且修复区域形状可根据应力缺陷类型（针孔、裂纹、断口）自适应调节，实现“点对点”精确修复。修复后的MOF分子筛膜可实现多种共沸液体化学品（如乙醇、异丙醇、吡啶、乙腈等）脱水精制，在多种分离环境中表现出显著提升的耐久性，例如，对代表性共沸乙醇体系稳定分离超 600小时，相比修复前提高 10倍。
相关工作以“Adaptive healing of stress-induced dynamic cracks in a metal-organic framework membrane using nanoparticles”为题，于近日发表在《科学进展》（Science Advances）上。该工作的第一作者是504组副研究员王悦诚。以上工作得到国家自然科学基金、中国科学院青促会、我所创新基金等项目支持。（文/图 班宇杰、王悦诚）
文章链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.ado7331
