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  無溶劑型離子導電彈性體與水凝膠和離子凝膠相比具有零溶劑泄漏、高電化學穩定性等優勢。然而，由于彈性體的力學性能和電導率對結構的依賴存在固有對立性，實現彈性體的力學性能和離子導電率的同時增強仍然面臨挑戰。

  近期，西北工業大學尹劍波教授課題組和斯德哥爾摩大學袁家寅教授課題組合作在Nano Letters發表文章，報道了一種通過簡單混合制備的無溶劑型MXene/聚離子液（PIL）復合彈性體（圖1）。在該彈性體中，帶負電荷的MXene納米片與陽離子型PIL主鏈靜電相互作用，通過“硬填料”效應增強了PIL彈性體的機械強度（圖2），如含有10 wt%MXene的PIL彈性體在30°C下的拉伸強度達到0.48 MPa，比純PIL彈性體的拉伸強度提高近10倍。同時，帶負電荷的MXene與陽離子型PIL主鏈相互作用還可進一步促進PIL中的可運動反陰離子的解離，提高了PIL彈性體的離子電導率（圖3），含有7.5 wt%MXene的PIL彈性體在30°C下的離子電導率達到0.044 S/m。利用帶電納米填料與聚電解質主鏈相互作用可同時提高聚電解質彈性體的力學性能和電導率，這一綜合效應使MXene/PIL彈性體有應用于高性能應變傳感器和光熱材料潛力，特別是由于無溶劑受熱揮發問題，可利用MXene的光熱效應通過光照輔助進一步提高該材料的離子電導率（圖4），進而增強應變傳感性能。該工作以“Solvent-Free MXene/Poly(ionic liquid) Composite Elastomers with Simultaneously Improved Mechanical and Electrical Properties for Sensing and Photothermal Applications”為題發表在《Nano Letters》上。文章第一作者是西北工業大學博士生李玉，西北工業大學尹劍波教授和斯德哥爾摩大學袁家寅教授為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委和Swedish Research Council for Sustainable Development的支持。

圖1：（a） MXene/PIL彈性體制備過程示意圖；（b）MXene/PIL彈性體的照片；（c）MXene/PIL彈性體的斷面SEM圖像和相應的Ti元素分布圖；（d）MXene/PIL彈性體的XRD圖；（e）MXene/PIL彈性體的FT-IR光譜；（f）MXene/PIL彈性體的DSC曲線。

圖2:（a）不同MXene含量的MXene/PIL彈性體的應力-應變曲線；（b）拉伸前后M/P-2.5樣品的伸長率；（c）不同MXene含量的MXene/PIL彈性體的楊氏模量和斷裂能。

圖3：（a）30°C下不同MXene含量的MXene/PIL彈性體的阻抗圖；（b）M/P-0、（c）M/P-2.5、（d）M/P-5、（e）M/P-7.5和（f）M/P-10的MXene/PIL彈性體的電導率與頻率關系圖；（g）通過擬合低頻準平臺區獲得的電導率圖（虛線是VFT方程擬合結果）；（h）通過擬合高頻平臺區獲得的電導率圖（虛線是VFT方程擬合結果）；（i）M/P-10和文獻中報道的其他PIL彈性體之間的離子電導率比較。

圖4：M/P-7.5樣品在不同功率密度的可見光照射下的紅外熱成像：（a）1000 W/m²，（b）1500 W/m²，和（c）2000 W/m²；（d）在2000 W/m²的可見光照射下，不同MXene含量的MXene/PIL彈性體的溫度變化與照射時間關系；（e）M/P-7.5樣品在不同功率密度下循環可見光照射下的溫度變化；（f）M/P-7.5在2000 W/m²循環可見光照射下的相對電阻變化。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c01601

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