在增材制造微孔材料等三维（3D）制造方法方面取得进展，但自上而下的方法在纳米级材料选择上存在局限性，且由于所需的时间和能源巨大，其生产通量受到限制。

一种新兴的方法是利用嵌段共聚物（BCPs）的自组装。通过调整嵌段共聚物的组成和分子量，能够精细控制纳米结构材料的尺寸和形状。

2025年6月29日，台湾清华大学何荣铭在国际期刊Journal of the American Chemical Society上发表了题为《Mesoporous Metal-Organic Framework from Templated Synthesis as Mechanical Metamaterials》的研究论文，Ting-Wei Liang、Chien Chen为论文共同第一作者，何荣铭为论文通讯作者。

在本文中，作者通过自组装嵌段共聚物作为模板的模板合成法来制备介孔金属-有机框架（MOF），从而得到具有纳米网络结构的MOF，由于结构设计对机械学性能的影响（即机械超材料的特性），使其韧性得到增强。

聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷（PS-b-PDMS）可以自组装成金刚石相，随后用氢氟酸刻蚀PDMS，得到介孔PS作为ZIF-67配位驱动自组装反应的模板。

在ZIF-67模板合成后去除PS模板，由于ZIF-67作为单晶的受限生长，可以获得具有棱面纹理的金刚石结构介孔ZIF-67。

通过纳米网络支撑的介孔ZIF-67单晶的结构设计显著提高了能量耗散能力，并实现了从脆性到韧性的转变，这一点通过纳米压痕测试得到了证实。

这种结构改善了介孔MOFs中可接触活性位点的数量，并且由于纳米网络结构的引入增加了材料的韧性，从而提供了有前景的催化应用。

图 1 ：从自组装的PS-b-PDMS模板出发，通过配位驱动自组装反应制备金刚石结构ZIF-67单晶的示意图。图1a为PS-b-PDMS溶液浇铸形成金刚石相。图1b为氢氟酸刻蚀PDMS后形成具有金刚石结构纳米通道的介孔PS模板。图1c为ZIF-67前驱体在模板中的填充及配位驱动自组装反应。图1d为去除PS模板后得到具有棱面纹理的金刚石结构ZIF-67单晶。

图 2 ：图2a为使用选择性溶剂氯仿溶液浇铸的PS-b-PDMS的TEM图像，显示了从溶液浇铸得到的双金刚石结构PS-b-PDMS沿[311]晶向的投影。图2b为（i）溶液浇铸PS-b-PDMS和（ii）经氢氟酸刻蚀去除PDMS后得到的介孔PS模板的一维SAXS图像，说表明介孔PS模板的成功制备及其结构特征。

图 3 ：图3a为模板合成未染色的PS/ZIF-67纳米杂化物的TEM图像，可观察到沿[111]晶向的双金刚石投影，证实了ZIF-67的成功孔填充和配位驱动自组装反应。图3b为通过模板配位驱动自组装反应制备的介孔ZIF-67的FESEM图像，显示出明确的立方八面体纹理和均匀的粒径分布。

图 4 ：图4a为介孔ZIF-67的2D SAXS图案，呈现出单晶花样反射，对应的径向SAXS轮廓显示特征反射，表明形成了单金刚石结构。图4b为介孔ZIF-67的2D WAXD图案，表明制备的金刚石结构ZIF-67具有高结晶度。图4c为通过方位积分2D X射线衍射图案得到的对应的1D X射线图像，可识别出与ZIF-67的晶面相对应的尖锐而强烈的XRD峰。

图 5 ：图5a为PS/ZIF-67纳米杂化物横截面的TEM图像，显示了不同投影的金刚石结构ZIF-67。图5b为从（a）中选择一个单晶粒进行电子衍射得到的沿[111]晶带轴的单晶样衍射图案，进一步证实了介孔ZIF-67的单晶性质。

图 6 ：ZIF-67晶体沿不同晶向的晶体结构示意图，表明ZIF-67单晶的固有形态及不同晶面上的Co-2-MeIm连接密度，解释了ZIF-67单晶形态演变的原因。

图 7 ：使用不同结构模板制备的ZIF-67单晶的FESEM图像，对比了金刚石结构模板和螺旋结构模板制备的ZIF-67单晶的形态差异，说明模板结构对晶体生长形态的影响。

图 8 ：在不同浓度的金属离子前体下制备的有序纳米网络ZIF-67的FESEM图像，展示了ZIF-67单晶的粒径随前体浓度的变化情况，说明了前体浓度对晶体尺寸的调控作用。

图 9 ：金属离子前体在甲醇中的浓度与制备的金刚石结构ZIF-67单晶的粒径之间的关系图，进一步定量地反映了前体浓度对晶体尺寸的影响。

图 10 ：图10a、b分别为本征ZIF-67单晶和金刚石结构ZIF-67纳米网络在三种不同峰值载荷（500、1000和1500μN）下的载荷-位移曲线。图10c、d分别为本征ZIF-67和金刚石结构ZIF-67纳米网络在1500μN载荷下，在纳米压痕测试中通过塑性变形吸收的能量，显示了塑性能量（Wp，灰色）和弹性能量（We，粉色），说明了纳米网络ZIF-67单晶的力学性能优势。