二维材料被公认是地球最强物质之一，但充分利用二维材料的能力也是项艰巨任务。最近研究人员透过调整共价有机框架材料的分子结构创造出一种新轻质材料，强度是钢的数倍，且即使堆叠多层也能保持二维特性。
二维材料因卓越的机械属性备受关注，但当二维材料分层时这些特性往往就会消失，容易限制实际应用，比如仅一个碳原子厚的石墨烯（graphene）原是世上最薄、最坚硬、电阻最小的材料，但当石墨烯铺叠多层构成石墨，后者再填充木削铅笔，就变得一点也不结实。
现在，美国莱斯大学与休士顿大学团队找到一种新方法，透过调整二维聚合物「共价有机框架材料（covalent organic framework，COF）」的分子结构来克服这种障碍。
首先，团队设计2 种在结构上具有微小差异的COF 材料，试图比较两者在堆叠多层后的行为，证明就算只是微小的结构差异都能引起截然不同的结果。与多数二维材料一样，第一个COF 材料层与层之间的相互作用薄弱，且随着堆叠层数增加，强度与弹性都随之降低；第二个结构稍微不同的COF 材料则表现出强烈的层与层相互作用，且即使堆叠多层也能保持良好机械性能。
研究人员认为，导致两者差异的原因可能与氢键有关，尤其第2 种COF 材料强烈的层与层相互作用，是由特殊官能基（functional group）之间明显增强的氢键引起。
接下来，团队便利用这项发现成功创造出另一种新型轻质材料，不仅强度是钢的数倍，推叠多层后也能维持二维特性。
新材料潜在应用很多，比如坚固抗断裂的过滤膜、替换电池阳极材料增加电池容量等。
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