综述：以界面为中心的MOF/聚合物杂化材料多尺度键合机制及其在农业与食品系统中的应用综述

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：MOF/polymer synergistic hybrid materials transforming the farm-to-table chain: chemical construction, performance regulation, and applications

　　

摘要

现代农业和食品系统需要兼具可控孔隙率、明确定义的活性位点及可扩展可加工性的材料。MOF/聚合物杂化材料通过将聚合物的成膜能力、机械柔韧性和环境防护性，与 MOF 的高比表面积、有序孔隙及可调配位化学相结合，从而满足了这一需求。然而，焓不匹配、颗粒团聚和非选择性界面空隙可能会在潮湿、水相及变 pH 值的农食条件下降低孔隙的可及性和传质效率。本综述提出了一个以界面为中心的框架，将 MOF/聚合物杂化材料归纳为四种主要架构，并将其多尺度键合机制与从田间到餐桌全产业链中的结构 - 性能关系联系起来。它考察了控制分散、原位生长、配位锚定、共价偶联和聚合物 - 配体整合如何抑制非选择性空隙，调节界面自由体积，并保持 MOF 通道的可及性。这些机制使得 MOF/聚合物气体分离膜能够通过协调渗透性和选择性来超越传统的 Robeson 上限。因此，对其系统的评估可以作为一种机制参考，用于设计平衡选择性传输、阻隔性能、机械完整性和可扩展加工性的农食膜和包装。系统地研究了其在环境修复、食品安全传感、农业化学品控释、膜基食品加工和活性包装方面的应用。讨论了安全问题，包括金属离子和配体浸出、颗粒释放、生物相容性和生物降解性，同时阐述了界面工程、人工智能辅助发现和规范方面的观点。

现代农业和食品系统需要兼具可控孔隙率、明确定义的活性位点及可扩展可加工性的材料。MOF/聚合物杂化材料通过将聚合物的成膜能力、机械柔韧性和环境防护性，与 MOF 的高比表面积、有序孔隙及可调配位化学相结合，从而满足了这一需求。然而，焓不匹配、颗粒团聚和非选择性界面空隙可能会在潮湿、水相及变 pH 值的农食条件下降低孔隙的可可及性和传质效率。本综述提出了一个以界面为中心的框架，将 MOF/聚合物杂化材料归纳为四种主要架构，并将其多尺度键合机制与从田间到餐桌全产业链中的结构 - 性能关系联系起来。它考察了控制分散、原位生长、配位锚定、共价偶联和聚合物 - 配体整合如何抑制非选择性空隙，调节界面自由体积，并保持 MOF 通道的可及性。这些机制使得 MOF/聚合物气体分离膜能够通过协调渗透性和选择性来超越传统的 Robeson 上限。因此，对其系统的评估可以作为一种机制参考，用于设计平衡选择性传输、阻隔性能、机械完整性和可扩展加工性的农食膜和包装。系统地研究了其在环境修复、食品安全传感、农业化学品控释、膜基食品加工和活性包装方面的应用。讨论了安全问题，包括金属离子和配体浸出、颗粒释放、生物相容性和生物降解性，同时阐述了界面工程、人工智能辅助发现和规范方面的观点。