具有离子传导性质和传感功用的聚合物离子导体在柔性离子电子器材范畴受到了广泛重视。现在大多数凝胶系的离子导体主要是依托很多的液体为自在离子供给移动环境、共价交联网络供给力学强度;无液体的离子导体经过极性聚合物链和链段运动进行离子传输,聚合物网络结构对离子导体全体功用起着决定性效果。但是,凝胶系离子导体因为液体的存在会导致较差的耐热性和电化学稳定性,并使力学功用直线下降,根据共价键的交联网络则会导致聚合物结构不能发生可逆改变,然后难以完成资料自主愈合和可循环运用。无液体的离子导电弹性体因其较弱的链段运动才能使其离子传输受限,导致离子电导率较低。这些源自不同分子机制的不同性质通常是彼此对立的。因而,规划开发一起具有高离子电导、可拉伸性、高强高韧、自修正功用和可循环运用的聚合物离子导体依然极具挑战性。
对此,西安交通大学化学学院丁书江教授团队提出了“相确定”战略,结合动态超分子工程,开发了一类新式离子导体—动态超分子离子导电弹性体(dynamic supramolecular ionic conductive elastomers,DSICE)。经过确定软相中的聚醚主链用于锂离子(Li+)传输,调控硬相中的动态二硫键和超分子四重氢键发生力学多功用性和自愈才能,精密的结构规划完成了多种功用的完美结合。规划的DSICE具有高离子电导率(30°C时为3.77 × 10-3S m-1)、高透明度(92.3%)、优异的拉伸性(2615.17%伸长率)、强度(27.83 MPa)和耐性(164.36 MJ m−3)、自愈才能(室温下约为99%)和可回收性。这项作业为规划先进的离子导体供给了一种风趣的战略,并为柔性离电器材或固态电池供给了思路。相关作业以《相确定战略构筑超韧、自主愈合和可回收的动态超分子离子导电弹性体》(Phase-locked Constructing Dynamic Supramolecular Ionic Conductive Elastomers with Superior Toughness, Autonomous Self-healing and Recyclability)为题宣布在《天然通讯》(Nat. Commun)上。
该论文榜首作者为西安交通大学化学学院博士研究生陈晶,通讯作者为化学学院丁书江教授。
西安交通大学化学学院丁书江教授团队近年来致力于经过聚合物网络分子结构规划和多相多组分调控战略开发高功用多功用聚合物离子导体资料,与电化学范畴穿插交融,完成了聚合物离子导体资料在智能传感和储能范畴的使用。团队根据极性链段解离电解质盐和柔性链段传输离子,经过光固化制备了高透明度、高离子导电及可拉伸的离子导电弹性体,并使用于可拉伸触控传感;根据盐调控溶剂凝固点、离子液体的疏水性和磷酸三丁酯的阻燃性别离制备了宽温、疏水、阻燃的功用性离子导电凝胶,并使用于柔性冲突纳米发电机、触控传感等范畴;根据多维度无机填料外表基团与聚合物基体的彼此效果,制备了高离子传输和高强度的聚合物复合电解质;并根据聚合物纤维素低维通道引导离子流按捺锂枝晶成长,根据阴离子受体型聚合物正极资料的规划有用提高聚合物电解质的有用载流子数,大幅增强了全固态电池的循环稳定性。
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