近日，环境学院马杰教授在Wiley出版社旗下权威期刊《Advanced Functional Materials》上发表题为“Starfish-Inspired Flexible Conductive Ester-Linked Porphyrin Covalent Organic Framework With “Corrugated Mesh” Stacking Conformer for High Performance Electrochemical Ion Storage”的研究论文。该研究围绕柔性共价有机框架（COFs）材料中高导电性与结构自适应性难以兼顾的关键科学问题，提出仿生“海星骨架构象调控”策略，通过构筑柔性酯键连接的卟啉基COF，实现了框架柔性、层间电荷传输与离子存储性能的协同优化，为新型自适应多孔材料在电化学离子存储与分离领域的应用提供了新的设计思路。
柔性COFs材料因具有可设计的晶态孔道结构，丰富的功能位点以及优异的结构可调控性，在离子分离，能源存储和催化等领域展现出广阔应用前景。然而，传统柔性COFs材料通常依赖柔性非共轭连接单元实现结构动态调节，却容易破坏长程π电子离域，导致电荷传输效率降低。而增强共轭结构又往往会牺牲材料本征柔韧性。因此，如何在保持框架动态适应能力的同时，实现高效电子传输，成为柔性COFs发展的重要挑战。
针对柔性COFs材料中结构适应性与高效电荷传输难以兼顾的关键问题，受海星骨骼刚柔协同机制启发，提出仿生堆积构象调控策略，构筑柔性酯键连接卟啉共价有机框架（Ester-THP-COF）。通过调控酯键构象诱导形成稳定的“波状网”堆积结构，有效增强层间电子耦合并优化电荷传输路径，实现高效导电与结构稳定性的协同提升。进一步研究发现，该柔性框架能够在离子嵌入过程中发生自适应晶格呼吸，通过动态调节孔道结构并激活受限活性位点，促进离子的快速传输与可逆存储。该研究建立了分子构筑、堆积构象调控、电子传输优化与离子自适应存储之间的内在关联，揭示了柔性COFs动态结构由传统限制因素向性能调控优势转化的新机制，为高适应性多孔材料在电化学离子分离、资源回收及储能领域的应用提供了新的设计策略。
该论文第一作者为环境学院博士生李军建，通讯作者单位为同济大学。研究工作得到国家自然科学基金、新疆杰出青年基金和新疆天山创新团队的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76678
