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浙大潘鵬舉教授團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.:利用聚合物共晶相構(gòu)建電阻轉(zhuǎn)變溫度可控的離子導(dǎo)體
2024-03-04  來源:高分子科技

  商業(yè)化的高分子材料中70%以上可結(jié)晶,結(jié)晶態(tài)是高分子材料主要的聚集態(tài)形式,結(jié)晶結(jié)構(gòu)調(diào)控是材料高性能化的基本途徑。浙江大學(xué)潘鵬舉教授團(tuán)隊(duì)長期從事高分子結(jié)晶領(lǐng)域研究,集中于高分子多晶相形成與調(diào)控方面,發(fā)現(xiàn)并揭示了不同高分子體系中多晶相和共晶相形成、相轉(zhuǎn)變、定向調(diào)控的規(guī)律與機(jī)制,基于晶相定制實(shí)現(xiàn)了高分子材料的高性能化與功能化。近期,該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將高分子共晶相用于智能材料的構(gòu)筑,首次利用高分子共晶相的結(jié)晶-熔融相變成功制備了電阻轉(zhuǎn)變溫度(TRS)可按需調(diào)控的相變離子導(dǎo)體材料。



  該研究選擇常見的可共結(jié)晶聚合物(丙烯酸十八酯和丙烯酸十四酯的共聚物)作為模型體系,并與鋰鹽復(fù)合,制備了共晶相離子導(dǎo)體(圖1)。研究發(fā)現(xiàn),共晶相離子導(dǎo)體表現(xiàn)出共晶相熔點(diǎn)(Tm)依賴性的電阻轉(zhuǎn)變行為,而共晶相的熔點(diǎn)與其共聚組分線性相關(guān)。因此,證實(shí)了聚合物共晶相策略調(diào)控電阻轉(zhuǎn)變溫度的可行性。同時(shí),該離子導(dǎo)體在共結(jié)晶前后表現(xiàn)出典型的電導(dǎo)、透光率和力學(xué)性能的可逆轉(zhuǎn)變行為(圖2)。 


共晶相調(diào)控的離子導(dǎo)體的設(shè)計(jì)原理 


熔點(diǎn)和電阻轉(zhuǎn)變溫度的組成依賴性、以及共結(jié)晶前后材料物理性質(zhì)的變化


  由于該離子導(dǎo)體在共晶相熔融轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)具有顯著的電阻轉(zhuǎn)變,因此在轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)具有高靈敏的響應(yīng)性(TCR~-8.5%/°C),優(yōu)于以往報(bào)道的離子彈性體、離子凝膠和水凝膠,同時(shí)也能監(jiān)測到0.02 °C的微小溫度變化(圖3)。最后,該研究還展示了含共晶相的離子導(dǎo)體在人體活動(dòng)和溫度監(jiān)測等方面的潛在應(yīng)用(圖4)。 


含共晶相的離子導(dǎo)體的溫度/應(yīng)變電阻響應(yīng)性 


含共晶相的離子導(dǎo)體的自粘附和溫度監(jiān)測性能


  綜上,該研究利用高分子共晶相,實(shí)現(xiàn)了離子導(dǎo)體電阻轉(zhuǎn)變溫度的線性可調(diào),且該離子導(dǎo)體在轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)具有優(yōu)異的溫度響應(yīng)性,該共晶相策略可以擴(kuò)展到其它共晶高分子體系,為相變離子導(dǎo)體的設(shè)計(jì)提供了新思路。


  相關(guān)研究成果以“Ultra-Sensitive Ionic Conductors with Tunable Resistance Switching Temperature Enabled by Phase Transformation of Polymer Cocrystals”為題正式發(fā)表在期刊Advanced Materials上(Adv. Mater. 2024, 36, 2309568),論文第一作者是浙江大學(xué)博士研究生周奕辰,通訊作者為浙江大學(xué)衢州研究院余承濤副研究員與浙江大學(xué)潘鵬舉教授


  論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202309568


博士后招聘信息


  浙江大學(xué)潘鵬舉教授團(tuán)隊(duì)主要從事高分子材料結(jié)晶與加工、生物基/生物可降解高分子材料、智能高分子材料等領(lǐng)域研究,在浙江大學(xué)化工學(xué)院和浙江大學(xué)衢州研究院建有涵蓋“高分子合成-加工改性-結(jié)構(gòu)表征-中試放大”等完整的實(shí)驗(yàn)平臺長期招聘博士后研究人員,待遇不低于45/年。有意者請將個(gè)人簡歷等相關(guān)材料發(fā)送至panpengju@zju.edu.cn期待您的加盟!課題組網(wǎng)頁:https://person.zju.edu.cn/pjpan
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