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浙大潘鵬舉教授團(tuán)隊 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，基于晶相定制實現(xiàn)了高分子材料的高性能化與功能化。近期，該團(tuán)隊進(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（Tm）依賴性的電阻轉(zhuǎn)變行為，而共晶相的熔點與其共聚組分線性相關(guān)。因此，證實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，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）。 


圖1 共晶相調(diào)控的離子導(dǎo)體的設(shè)計原理 


圖2 熔點和電阻轉(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)于以往報道的離子彈性體、離子凝膠和水凝膠，同時也能監(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)體在人體活動和溫度監(jiān)測等方面的潛在應(yīng)用（圖4）。 


圖3 含共晶相的離子導(dǎo)體的溫度/應(yīng)變電阻響應(yīng)性 


圖4 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”等完整的實驗平臺。長期招聘博士后研究人員，待遇不低于45萬/年。有意者請將個人簡歷等相關(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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