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  近日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的趙飛博士，石燁博士和余桂華教授以及南京大學(xué)的潘力佳教授近期在化學(xué)類的頂級綜述期刊Accounts of Chemical Research發(fā)表了基于其課題組關(guān)于三維納米結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電高分子凝膠的設(shè)計、合成及應(yīng)用方面的系列工作，系統(tǒng)總結(jié)了采用多官能團分子作為交聯(lián)劑合成并調(diào)控新型導(dǎo)電高分子凝膠的方法，并研究了源自凝膠三維結(jié)構(gòu)的種種獨特性質(zhì)，最后介紹了新型高分子凝膠在多功能復(fù)合凝膠合成、電化學(xué)能源儲存、能源轉(zhuǎn)化、傳感器等領(lǐng)域中的應(yīng)用（見圖1）。

圖1 導(dǎo)電高分子凝膠由于其獨特的理化性質(zhì)在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛研究及應(yīng)用

圖2 （A） 新型導(dǎo)電高分子凝膠采用多官能團分子作為交聯(lián)劑。（B） 凝膠結(jié)構(gòu)與性質(zhì)可進行廣泛調(diào)控。（C， D） 該凝膠被研究并應(yīng)用于電化學(xué)能源儲存以及生物傳感器中。（E） 導(dǎo)電高分子凝膠可用于合成多功能復(fù)合凝膠材料。

  文章從介紹新型導(dǎo)電高分子凝膠合成方法出發(fā)，解釋了多官能團分子在合成中起到的交聯(lián)以及摻雜作用（見圖2A），并指出導(dǎo)電高分子凝膠的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)可以通過控制合成條件（包括交聯(lián)劑種類、溶劑、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等）進行廣泛調(diào)控（圖2B），從而得到優(yōu)異的電學(xué)和機械性能。新型導(dǎo)電高分子凝膠具有高電導(dǎo)率和表面積，其多孔結(jié)構(gòu)可促進液體以及離子在其中的傳輸與擴散，因此被應(yīng)用于電化學(xué)能源儲存器件中用以提升器件性能（圖2C）。文章中介紹了將它們作為超級電容器電極材料以及新型鋰電池粘結(jié)劑的一系列研究與應(yīng)用。另外，這種獨特的電子及離子傳輸性質(zhì)也讓高分子凝膠在生物傳感器中得到了獨特應(yīng)用（圖2D）。這種新型導(dǎo)電高分子凝膠通過熱處理被進一步發(fā)展成為三維納米結(jié)構(gòu)化的碳材料，并應(yīng)用于能源儲存與轉(zhuǎn)化器件中。最后，由于其高度交聯(lián)的三維結(jié)構(gòu)，新型導(dǎo)電高分子凝膠被用于制備多功能復(fù)合凝膠材料（圖2E）。這些材料可表現(xiàn)出優(yōu)秀的導(dǎo)電性能、環(huán)境響應(yīng)性質(zhì)以及自修復(fù)行為，從而在智能電子器件的發(fā)展中擁有廣泛前景。相關(guān)工作以專論的形式發(fā)表在Accounts of Chemical Research上。

  論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.7b00191