聚離子液體（Poly (ionic liquid) s，簡(jiǎn)稱 PILs）是一類由離子液體單體聚合而成的功能性聚電解質(zhì)材料，兼具離子液體本征的離子導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性，以及聚合物優(yōu)異的可加工性、機(jī)械可調(diào)性，是新一代電化學(xué)儲(chǔ)能、智能電子器件領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Φ那把夭牧稀Ｗ鳛閮?chǔ)能材料使用時(shí)，聚離子液體的核心功能優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)離子的高效極化與定向鎖定：聚離子液體分子結(jié)構(gòu)中的陽(yáng)離子 - 陰離子對(duì)，可通過(guò)極性 - 偶極相互作用在聚合物側(cè)鏈上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，為可逆電荷存儲(chǔ)提供了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
針對(duì)這一長(zhǎng)期存在的技術(shù)痛點(diǎn)，美國(guó)克萊姆森大學(xué) Marek W. Urban 教授團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性提出了一種基于精準(zhǔn)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全新策略，成功實(shí)現(xiàn)了聚離子液體的高效 “離子鎖定” 儲(chǔ)能，并基于該材料的獨(dú)特電學(xué)特性構(gòu)建了多值邏輯電路，為 聚離子液體的多功能化應(yīng)用開辟了全新路徑。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子層面的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)調(diào)控聚離子液體分子中脂肪族間隔物（S）與疏水尾部（T）的長(zhǎng)度比例，合成了一系列結(jié)構(gòu)可控、性能可調(diào)的功能化聚離子液體材料，其中以 p (S6T1) 為代表的聚合物體系，展現(xiàn)出了遠(yuǎn)超傳統(tǒng)材料的離子鎖定儲(chǔ)能性能。在該材料體系中，分子側(cè)鏈的精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為離子對(duì)構(gòu)建了專屬的限域定位位點(diǎn)：在外加電場(chǎng)作用下，聚離子液體中的陽(yáng)離子 - 陰離子對(duì)可發(fā)生高效、定向極化，同時(shí)被精準(zhǔn)固定在脂肪族側(cè)鏈的限域空間內(nèi)，從根本上解決了傳統(tǒng)聚離子液體極化離子對(duì)快速?gòu)?fù)合、無(wú)法穩(wěn)定維持非平衡態(tài)的核心痛點(diǎn)。
該研究工作不僅突破了傳統(tǒng)聚離子液體儲(chǔ)能材料的長(zhǎng)期技術(shù)瓶頸，更確立了通過(guò)分子構(gòu)筑塊精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，調(diào)控聚離子液體電學(xué)性能、實(shí)現(xiàn)多功能電學(xué)響應(yīng)的通用原則。這一成果不僅為長(zhǎng)周期儲(chǔ)能器件、柔性電子器件、可再生能源配套儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)提供了全新的材料體系，更推動(dòng)了聚離子液體材料在新一代智能傳感、低功耗邏輯芯片、先進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能等前沿領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程，為高分子儲(chǔ)能材料的定向分子設(shè)計(jì)與多功能化應(yīng)用提供了重要的理論參考與實(shí)踐范本。
來(lái)源：Angew. Chem. Int. Ed.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.7512063
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