Manufacturing porous materials at the macroscale
Controlling a shape of materials is key to integrate them into real devices. Three-dimensional (3D) printing is a promising technology as it allows the fast prototyping of materials at the macroscale level. We formulate inks based on porous materials for 3D printing technology by combining porous solids like metal-organic frameworks (MOFs) or metal-organic polyhedra (MOPs) with organic polymers as binders. The resulting liquids as porous inks can be fabricated as desired shape.
3Dプリンタを使って空間材料を印刷する
3Dプリンタの性能は近年大きく向上しています．特に安価で高性能なプリンタが多く存在し，一家に一台のレベルで普及しつつあります．我々化学者もX線構造解析した分子やフレームワークの構造を印刷すると，まさに「手にとるように」実際にどのような構造を持っているのか理解できます．ここでは，市販の有機ポリマーをインクとして用いた印刷を行っていますが，このインクを我々が開発した多孔性材料に置き換えたら，材料の成形が容易にできます．実際に，材料の形を自在に変えることは応用する際に重要な要素です．ここでは，多孔性金属錯体（MOFs）と有機ポリマーを混合することで多孔性インクを作成し，実際に3Dプリンタで印刷できることを示しました．
現在は、金属錯体多面体（MOPs）を用いたソフトマテリアルを印刷と，これまでになかった新しいアプリケーションを目指して研究を行っています。
<Original papers>
“Formulation of Metal–Organic Framework Inks for the 3D Printing of Robust Microporous Solids toward High-Pressure Gas Storage and Separation”
ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 10983.