在工业安全、环境监测与智慧医疗等关键领域，气体传感器的精度与可靠性直接关乎生命安全与生产效能。传统半导体金属氧化物传感器长期受困于选择性差、稳定性不足及功耗高等瓶颈。如今，一项源自材料科学的突破，正为高端传感设备制造开启全新的智能维度——金属有机框架材料凭借其可精准设计的分子级“筛孔”与“陷阱”，正在重新定义下一代气体传感器的性能极限。

近期发表于《极端制造国际期刊》的一篇权威综述，系统揭示了MOF如何从实验室的明星材料，迈向高端气体传感设备制造的核心舞台，展现了从材料创新到设备集成的完整技术蓝图。

创新核心：可编程的“分子海绵”

MOF并非普通材料，它是由金属离子与有机分子链接而成的三维网状晶体，被誉为“可编程的分子海绵”。其革命性在于两点：极高的比表面积(单克材料可摊平数个足球场) 与 结构可精确调控。科学家通过改变金属节点和有机链接体，能够像设计乐高积木一样，定制MOF的孔径大小、表面化学性质及电学特性，从而实现对特定气体分子的高效、选择性捕获与识别。

这一特性直击传统气体传感器的痛点。例如，通过精确设计孔径，ZIF-8型MOF可让直径仅2.43埃的甲醛分子自由通过，同时将更大的乙醇、丙酮等分子阻挡在外，从根本上解决了交叉干扰难题。

性能跃升：赋能多元高端传感机制

MOF的引入，不仅改良了现有设备，更催生了全新的高性能传感器架构：

超高灵敏度化学电阻传感器：通过构建MOF与氧化锌等材料的异质结，传感器对特定气体的响应可提升数十乃至上百倍。例如，MOF衍生的分级多孔氧化锌纳米结构，对一氧化碳的检测限低至447 ppb。

室温高效工作器件：传统传感器常需高温加热以驱动反应，功耗大。而导电MOF(如Cu₃(HHTP)₂)本身具备良好的载流子传输能力，结合光激活技术(如蓝光)，可在室温下实现二氧化氮等气体的高效、可逆检测，极大拓展了在可穿戴、物联网设备中的应用前景。

多维信号感知平台：MOF的应用已超越单一的电学传感。在质量敏感型传感器(如微悬臂梁、石英晶体微天平)上，MOF涂层能通过吸附气体引起微质量变化，实现对ppb级一氧化碳的超灵敏检测。在光学传感器中，MOF与光纤、等离子体共振结构结合，可通过光信号变化精准识别气体，适用于复杂工业环境。

制造进化：从实验室涂覆到晶圆级集成

高端设备的规模化制造，离不开稳定、均匀的材料集成工艺。MOF薄膜的制备技术已从初级的滴铸法，发展为一系列可与现代半导体工艺兼容的先进技术：

旋涂、刮刀涂布：可实现大面积均匀薄膜制备，适用于柔性基底。

电化学沉积：可在复杂结构电极上直接生长致密MOF层，结合度好。

模板介导合成与界面合成：能精确控制MOF的厚度、取向和图案化，为开发微型化、阵列化的传感芯片奠定了基础。

气相辅助转化与光刻技术：最新进展表明，MOF材料甚至能够通过直接电子束光刻进行微纳尺度的图案化，这为其与硅基集成电路的深度融合、制造真正的“片上智能传感实验室”铺平了道路。

未来挑战与产业前景

尽管前景广阔，MOF传感器迈向大规模商业化仍需跨越桥梁：确保批次间一致性、降低高质量MOF的合成成本、以及提升器件在长期真实环境(温湿度波动)下的长期稳定性。未来的发展将聚焦于人工智能辅助的自动化合成、绿色制备工艺，以及开发更具环境鲁棒性的新型MOF材料。

可以预见，随着“材料基因”设计与“极端制造”工艺的持续融合，MOF气体传感器将从一个前沿概念，迅速渗透至氢能源安全、锂电热失控预警、疾病呼气诊断、室内空气质量监测等无数高价值场景，成为高端智能制造与智能社会不可或缺的“电子鼻”。

来源：Soon Hyeong So, Kyu Hyoung Lee, Dae Woo Kim 等(来自韩国延世大学、韩国科学技术院、美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校)；题目：Metal-organic frameworks for gas sensors: comprehensive review from principal, fabrication to application；发表于：Int. J. Extrem. Manuf. 8 012001 (2026年，文章于2025年9月15日正式出版)。