分子砌块：构建质轻高强纳米“超材料”

近日，上海科技大学物质科学与技术学院张洪题团队与李涛团队通力合作，使用微纳米力学研究方法在电子显微镜内对一类使用“分子砌块”策略合成的“超轻”（密度小于水）MOF中空颗粒的机械性能进行了原位的定量研究。试验发现，样品尺寸对MOF（金属有机框架）颗粒的屈服强度、杨氏模量和比强度都有着显著影响，呈现出类似于“Hall-Petch关系”的“愈小愈强”尺寸效应。研究表明，此类低密度空心MOF的屈服强度达到了580MPa，与钢铁相当，其比强度能媲美玻璃碳网格等机械超材料。通过对尺寸在百纳米级别的MOF颗粒的机械性能和形变机制的系统性原位试验和理论分析，该研究使人们对MOF材料的力学特性有了更直观、清晰的认识和理解，同时展现了通过分子砌块和化学合成手段制备纳米尺度“超材料”的可能性。

该成果以Exploration of hierarchical metalorganic framework as ultralight, high-strength mechanical metamaterials为题发表在国际学术期刊Journal of the American Chemical Society上。上海科技大学物质科学与技术学院2019级硕士研究生邢毓蕊为第一作者，张洪题教授、李涛教授和北京航空航天大学胡大勇教授为共同通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。