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NO.1研究背景

金屬-有機框架（MOF）是由無機金屬中心（金屬離子或金屬簇）與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料，目前已成為合成晶體網絡的主要形式之一。MOFs可以實現高效節能和原子自組裝，其多樣性提供了一個具有化學和結構精度的多功能工具箱，用於根據不同功能定製材料。然而，由於常見的MOFs通常呈粉末狀態，其優異潛力在實際應用中受到限制，使得將MOFs組裝成具有機械完整性的宏觀複合材料具有挑戰性。雖然粘合劑基質使混合材料成為可能，但此類材料的MOFs含量有限，因此功能有限。

為了尋求合適的MOFs材料，提出了金屬-有機氣凝膠（MOA），即由具有化學交聯基質的MOFs製成的氣凝膠。然而，因為MOF缺乏形成具有足夠結構完整性的穩定網絡的傾向，導致MOA的製造具有挑戰性。在這方面，氣凝膠加工過程中MOF組分的結晶和沉澱，嚴重限制了純MOA在實際應用中的開發和使用。

促使其利用的方法之一是將MOF合併到固體基質中，將其形成易於處理的對象。

理想的固體基質應為輕質、高孔隙度且物理強度高的材料，如氣凝膠，其可接近MOFs的內部孔結構並具有足夠的機械強度。MOF雜化氣凝膠的發展產生了許多可能的應用，如氣體的吸附和分離、能量存儲、純化、催化和分子識別等。這些雜化氣凝膠由MOF和（生物）聚合物或高縱橫比顆粒組成。在這些提供網絡的聚合物中，纖維素納米材料已成為一種令人興奮的生物基選擇，通過MOF提供功能以形成雜化氣凝膠。然而，此類材料所需的纖維/聚合物含量相對較高，阻礙了MOF的功能性和應用。因此，開發出具有MOF負載最大化和聚合物含量最小化的機械穩定氣凝膠對充分發揮這些材料的應用潛力至關重要。

NO.2 研究成果

為了克服這一挑戰，瑞典皇家理工學院Lars Wågberg、Jowan Rostami和中國海洋大學Weiqian Tian等人合作報道了一種簡單的水基製備方法，將90 wt%納米MOF與10 wt%纖維素納米纖維（相同電荷和高縱橫比）（CNFs）相結合，製造了具有各向異性有序、機械穩定、濕穩定和多功能MOF氣凝膠。多孔氣凝膠結構在高效水淨化、CO2和CH4氣體吸附和分離以及防火隔熱等實際應用中展現出優異的潛力。此外，一步碳化法使這些氣凝膠成為有效的結構儲能電極。這項工作展示了高縱橫比CNFs結合納米MOF的獨特能力，具有優異的機械完整性，這種性質即使在碳化後也能保持。過程簡單，充分揭示了納米MOFs的內在潛力，從而產生了單獨組分中未發現的協同性能，從而為MOFs在宏觀多功能複合材料中的應用鋪平了道路。相關研究工作以「Shaping 90 wt% NanoMOFs into Robust Multifunctional Aerogels Using Tailored Bio-Based Nanofibrils」為題發表在國際頂級期刊《Advanced Materials》上。

NO.3 圖文速遞

為了克服粉末狀MOF缺乏成形性和機械完整性的挑戰，研究者開發了自支撐和機械彈性的富含納米MOF的氣凝膠。MOF選擇沸石咪唑鹽骨架-8（ZIF-8），將納米MOF與10 wt%高縱橫比的CNFs混合，以獲得混合凝膠。將混合凝膠冷凍澆鑄並凍干，以獲得適合不同高級應用的各向異性有序MOF基氣凝膠。通過以四面體構象配位2-甲基咪唑（2-MiM）和Zn2+在水介質中合成ZIF-8，生成具有方鈉石拓撲結構的微米級顆粒，其顯示出相對快速的沉積。然而，表面活性劑溴化十六烷基銨（CTAB）的加入抑制了晶體生長並穩定了顆粒，得到具有優異膠體穩定性的納米ZIF-8（nZIF-8）顆粒。納米MOFs的平均尺寸為178±22 nm，ζ電位為37±1 mV（0.1 wt%，pH≈ 9），表面電荷密度為26±2 μmol•g−1。將nZIF-8顆粒與10 wt %膠體穩定、木質CNFs組合，寬度為0.5-3.2 nm，長度為3.6 μm，ζ電位為131±4 mV（0.1 wt%，pH≈ 7），表面電荷密度為613±26 μmol•g−1。

圖1.納米MOF氣凝膠的製備和微觀結構

圖2.MOF基氣凝膠的機械性能和陰離子染料的吸附能力

圖3.氣體吸附和分離性能及阻燃性能

圖4.碳化氣凝膠的碳化特性和電荷儲存

NO.4 結論與展望

研究者通過一種簡單的水基工藝，製備了含有90 wt%納米MOF的多功能MOF氣凝膠。高MOF含量是通過將膠體質量的納米MOF與冷凍澆鑄並凍乾的高縱橫比CNFs相結合而實現的。更長和更細CNFs的獨特特徵優於典型的CNFs，在非常低的濃度下形成糾纏凝膠網絡，使其成為MOF顆粒的理想基質。因此，這兩種組分的結合產生了高度多孔的各向異性氣凝膠，該氣凝膠在不添加任何交聯劑的情況下，具有機械穩定性，乾燥狀態下形狀可恢復、濕穩定性。即使在碳化後產生N摻雜碳氣凝膠，依舊保持獨特的機械完整性。研究者展示了這些氣凝膠的多種用途，其在水淨化、氣體儲存和分離、阻燃和超級電容器方面都有效。

鑑於製造工藝簡單和應用範圍廣泛，可以得出結論，這些MOF氣凝膠（非碳化和碳化）在多種應用中是潛在的突破性材料。下一步將擴大製造規模，以製造更大的相關材料，並通過結合為特定應用而設計的其他類型MOFs來展示其多功能性。這些氣凝膠的進一步發展將為先進的輕質納米材料鋪平道路，這些材料在消防安全、去除污染和儲能能力的領域具有潛在應用。

文獻鏈接：

https://doi.org/10.1002/adma.202204800

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石油化工和生物製藥等過程廣泛使用有機溶劑，發展新型材料和高效工藝對溶劑回收和分離純化尤為重要。相比熱致分離過程，耐溶劑納濾膜分離工藝具有節能減排、綠色環保等顯著優勢，對推動「雙碳」戰略目標具有積極意義。然而，傳統材料所構建的耐溶劑納濾膜普遍存在物理老化、溶脹和分離選擇性欠佳等嚴重製約分離效率的局限性，亟需發展新型特種膜材料以解決該關鍵問題。

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宏齊因大股東久元以IC測試為主力業務，去年半導體大缺，通過久元引介客戶，順利切入IC封裝，目前營收占比不到5％，不過公司斥資擴產，預期2022年第二季營收占比上看15％，約當成長三倍以上，IC封裝將扮演未來二年成長主力。

宏齊30日召開法說會，副總經理莊峰輝表示，明年將投入3億元新台幣（約合人民幣6800萬）資本支出鎖定COB MiniLED及IC封裝擴產，未來二年，IC封裝將扮演主要的成長動能，對宏齊來說，大股東久元本身就是IC設備及測試廠，去年半導體產能大缺，非一線客戶搶不到封裝產能，因此宏齊有比其他封裝廠更容易切入半導體產業的優勢。

莊峰輝強調，LED產業除了MiniLED沒有掉進紅海市場之外，其餘應用可說是微利，大家都想轉型，但又不想再落入嚴苛的資本競爭軍備競賽中，IC封裝中的QFN、DFN製程有80％與LED封裝雷同，去年開始三、四線客戶就非常積極向LED封裝廠尋求產能合作，宏齊有母公司久元，訂單來源相對具優勢。

根據宏齊統計，目前IC封裝營收占比不到5％，被歸類為其他，但現在已經積極送樣，應用包括IGBT、車用、Power IC、IPM及gate Driver，預估明年月產能將上看4,000萬顆，第二季將有機會通過客戶認證，開始擴大IC封裝的營收占比，目標上看15％。

至於整體產業能見度，莊峰輝指出，消費性電子需求預估明年第一季觸底，就宏齊的需求來看，下半年的需求比上半年下滑20％，但是客戶的訂單沒有取消，而是遞延到第四季，因此第四季營運有機會優於第三季，莊峰輝強調，「需求雖不好，但沒有預期差」。

在Micro LED方面，莊峰輝認為，Micro LED是否勝出其他顯示技術，要看價格及良率，宏齊2023年下半年會量產P0.09的Micro LED，公司不會投入前段磊晶製造，以芯片測試及挑揀，還有後段量產製程為主。

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