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从回国的那一年起，王博就开始研究金属有机框架材料MOF。他笑称，这是一场长达8年的“抗战”，而且还没有结束。MOF的全称是Metal-OrganicFramework。MOF是一种多孔结晶材料,由有机骨架和金属离子组成，它可以通过静电吸附作用实现对大量细微颗粒物的捕获。据预测，MOF有望成为21世纪的决定性材料，其广泛应用将如同今天的塑料。这8年王博所做的，就是为市民发明一种MOF膜，过滤PM2.5以及各种污染物。目前，他带领团队研发的完全自主知识产权高效能过滤材料已经产品化，在空气净化器、个人防护、中央空调、车载空调、新风系统等领域得到应用。让科学研究“走上书架，也走上货架”，王博和团队的科研脚步一直未停。“只要还有环境问题，我们的研究就有意义。”王博说。潘之望摄科技之星：王博北京理工大学前沿交叉科学研究院教授、执行院长，“北京青年五四奖章”获得者。他长期从事MOF材料研究，率领团队解决了环保领域若干“卡脖子”的关键技术难题，所研发的第二代MOF能过滤PM2.5、杀菌、分解臭氧，已被应用于空气净化器、新风系统等，为首都环保事业做出了贡献。织一张能过滤空气的“网”王博是北京理工大学前沿交叉科学研究院教授、执行院长，研究MOF这种净化空气新材料已经8年。接触MOF，还要从他读书时说起。这个别人眼中的“学霸”，其实从小的理想是当一名物理学家，只因高考时“误打误撞”被免试保送至北京大学化学与分子工程学院。年王博本科毕业，前往国外学习。那时，第一代MOF已经工业化量产，用来储存氢气和天然气。王博便跟着导师研究第二代MOF——目的是用它吸附空气中的有毒有害气体。“MOF的精准之处就在于它表面的孔特别多，甚至可以调控到零点几纳米一个孔。如果把里面的孔全部剖开，1克的材料能铺展平方米，可覆盖一整个足球场。”说起MOF，王博打开了话匣子，“也是利用这一点，可以把空气中有毒有害物质逐一捕捉出来，相当于织一张非常精密的纳米‘网’，把空气中气相的、液相的、固相的污染物‘一网打尽’。”年，提前博士毕业的王博本想投身学术界，导师却劝他，“如果你的东西能去往工业界，变成产品，就可以让每个人的生活好那么一点点。”就这样，王博去了一家企业，从事MOF材料的大批量生产。不过他并没有呆太久。“在国外工作时我经常会想，如果自己所取得的科研成果在国内进行转化应用，会不会给国家的发展注入一些新鲜的血液呢？”年，为了追求更自由的科研，王博放弃了企业的优厚待遇，到北京理工大学搞起了学术。那时候，国内的空气质量不好，“雾霾锁城”的新闻经常出现在媒体上。有一段时间，王博两岁的女儿总咳嗽，医院跑，妻子还一度埋怨他，“你研究的东西就不能接点地气儿吗？”同一年，王博参加了一个有关MOF材料的重大研究项目。在一次项目评审会上，一位专家指了指窗外问他：“这个材料对有毒有害气体的吸附能力很强，但普通老百姓一生中能有多大概率碰到沙林、芥子气等毒气呢？”窗外，正是一个雾霾天，许多人戴着口罩匆匆而过。那时我国市场上防雾霾口罩和净化器中最核心的功能部件——高效空气过滤材料，几乎全部来自美国、日本等，国货寥寥无几。“研究变成产品，就可以让每个人的生活好那么一点点。”王博再次想起了导师的那句话。用电熨斗把MOF材料熨烫成膜王博把目光瞄向了国内产能几乎为零的高效滤芯市场。“雾霾早期呈弱酸性，本质上是固体颗粒、挥发性有机物、无机硫酸、硝酸盐和水。”王博说，这个挑战不小。以相对简单的空气各组分为例，二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等污染物只有百分之零点几，甚至十万分之几，怎么能从一堆气体里面把所要的分子抓出来？为此，王博和团队成员一是通过MOF材料的孔来筛选，保证让比孔大的分子进不来，和孔的形状不一样的分子也进不来；二是在孔内修饰一些不同的官能团（决定有机化合物的化学性质的原子或原子团）。“举例来说，PM2.5是中性偏酸的，那我们就装一些偏碱的元素，酸碱一中和，吸附能力就很强。”这两点实现以后，王博和团队成员就解决了空气中有毒有害成分的吸附问题。接着新的问题又来了。MOF的原本状态是粉末状的，而且易碎，难加工、难成型，有害气体不会那么“听话”，如果来不及被MOF吸附，就会通过颗粒之间的空隙被人体吸进去。年底，课题组成员开会讨论：如何在不使用溶剂的情况下让原子、分子“手拉手”，不给有害颗粒留空隙？能不能通过施加压力和温度等物理手段来直接合成MOF材料，让它在基底材料上“长”成一层薄薄的膜？“有没有一种东西，能给它加热又加压？”面对复杂的问题，王博用通俗的方式启发学生，“就是类似摊煎饼果子，你们回去想一想。”寒假过后，课题组里一名大二学生来到王博面前，“王老师，我特意去看了煎饼摊，咱们可以试一试。”“你的这个想法很大胆，但是我们总不能把一个煎饼摊摆在实验室吧，占地大，有安全风险。而且它质地粗糙，没法保证把MOF铺得均匀平整，无法从上方加压，加工精度必然不高。还有没有更加便携和方便操作的器材？”王博没有嘲笑这名学生，而是顺着他的思维，启发他继续探究更好的方法。“电饼铛怎么样？不仅小，能把MOF均匀分散，还可以双向加压加热。”这名学生再次发挥了“吃货”精神。“那你就弄一个电饼铛吧，先试试看。”王博鼓励道。至繁归于至简。学生们经过多次讨论，选择了另一个更为小巧、便宜、可控的工具——老式电熨斗，这完全符合平整、加热、加压这些实验要求。大家经过不断尝试，终于成功地将MOF材料在铝箔、布匹、玻璃和金属网等各种基底上熨烫成膜，精细度甚至达到一根丝上可以粘附50纳米MOF材料，如此一来，薄膜就像“长”在基底上，附着坚固，打磨不掉。对PM2.5滤除率超过99%闯入实验室的电熨斗让王博团队解决了当务之急。王博信心满满，本以为这种聚合材料的方法可以扩展到所有MOF体系的研究中，后来实践却证明，一些超高稳定、耐酸、耐碱的MOF，就是做不出来。王博猜测是某个环节出了问题，他亲自“督战”，试了上百次。经过多次尝试发现，原来是有竞争反应。一旦控制不好，MOF上会“长”出其他副产物。但实验也表明，同样的条件可以做聚合，前提是避免与空气中的水发生反应。总的来说，一是加热不宜过快，二是要与水隔离。这个小挫折引导王博发现了一个更新的方法，能让MOF膜的韧度和性能比以前好。“不是要躲避水的干扰吗？那我就用油把它包起来。”又是一个“四两拨千斤”的方法，没用其他的高成本材料，王博用一层薄薄的油层包在上面，保证水进不去。“我在大学时曾经因为一次实验失败很沮丧，就跟导师抱怨。结果导师反问我，你做够组反应了吗？如果组还不行，那就尝试0组、00组，总会成功一次的。”王博明白，有时候多做一点点，可能真会绝处逢生。年初，王博团队关于MOF材料应用于空气过滤净化的研究论文，被国际权威学术期刊《Nature》撰文报道。其中提到，室温下该材料对于PM2.5的滤除率超过99%。报道一出，引发巨大


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