多孔性材料於吸附、過濾、分離、濃縮、催化、隔熱、釋藥等都有非常廣泛的功能應用。由傳統的沸石與分子篩到中孔洞氧化矽與中空纖維等奈米材料，到最近沸沸揚揚的有機無機框架材料，科學家對於孔隙材的結構操控與應用設計可說漫無止境。
2016年在美國加州舉辦的金屬有機框架( MOFs )盛會上，展現了最新材料的設計趨勢、應用領域、商業化製程可能性及概念商品之開發。本文剖析最新材料的進展與國際知名團隊的研發策略方向，並就材料的可製造性與實際應用情境來舉例介紹，希望藉此也讓讀者得以借鏡這些新創公司如何憑藉其關鍵競爭優勢，從材料到新創的心路歷程。
大規模MOF量產製程
MOF 材料因其高比表面積、孔洞尺寸可調變與物化性可操控特性，可應用於吸附材、觸媒、質子交換膜或其它應用領域，成為近年熱門的研究標的之一。如何在減量使用，甚至不使用有機溶劑的條件下進行大量且高品質的 MOF 材料生產，為現階段 MOF材料量產合成主要關鍵。
MOF Technologies 技術團隊發表了雙螺旋材料合成系統，其專利技術為使用機械攪拌方式在少量溶劑或無溶劑使用下( Solvent-free )進行大量且連續的 MOF 粉體合成，抑或是再與擠出成型體設備做一串聯（圖二）。經由特定製程參數控制，該公司宣稱，此系統可省略一般 MOF 合成製程之後端清洗活化流程，亦即 TSE 可直接製備已活化之商品料 MOF。
MOF WORX 公司使用流動式合成法（圖五），由實驗室級 10 mL反應器逐步擴大到 1.394 L 反應器，進行 MOF 粉體的大規模量產，在不同反應溫度、流速控制下，每日產量最高可達 80,000 kg·m-3，可供應的 MOF 粉體系統包含 HKUST-1、UiO-66與 NOTT-400等。
圖五、MOF WORX以流動式反應器進行MOF量產之結構示意圖
導尿管抗菌披覆材與抗菌敷材
一氧化氮為體內重要的信號分子，可影響各種生理功能，包含免疫、傷口癒合、可降血壓、改善血液迴圈、增加血管彈性及防止血栓的形成等（圖七）。著眼於此，聖安得魯斯大學( Universityof St Andrews )預定於2016年底新創之公司—MOFgen其開發與鎖定的市場為泌尿導管之抗菌披覆膜，其乃以浸塗法(Dip Coating)於導管外塗布均勻之 MOF 與 PU 複合薄膜（圖八），再於此複合薄膜裝載一氧化氮( NO )，達到抗菌、細胞增生、加速傷口癒合等療效。
圖八、CPO-27結構活化、負載與釋放一氧化氮之流程示意圖，以及其依照不同固含量製膜與負載一氧化氮後之顏色變化
在市場策略上，MOFgen 將鎖定健康照護醫材市場，藉由 MOF 的導入，創造高值化、提供更優質醫療策略的產品；目前MOFgen正積極和全球的創傷治療中心與醫療設備製造商合作結盟，共同開發與導入多功能性的 MOF抗菌複材。
電子級毒性氣體儲存鋼瓶
獲選為C&E十大值得關注的新創公司之一，以及無數新創大獎的 NuMat Technologies，將其市場鎖定在高價值的電子級氣體儲存與運輸上。相較於前幾年的研究均致力將商品化的 MOF 應用於甲烷儲存、二氧化碳捕捉與氫能儲存領域，NuMat 的營運方針與目標，現階段設定在半導體業的電子級毒性氣體（AsH3、PH3 與 BF3等）的整體解決方案上，亦即包含提純（高純度電子級氣體）、儲存及運輸上。針對特定的…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：張芳卿、鄭信民 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」361期，更多資料請見下方附檔。