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浙大潘鵬舉教授團隊 Adv. Mater.：利用聚合物共晶相構建電阻轉變溫度可控的離子導體

2024-03-04 來源：高分子科技

商業化的高分子材料中70%以上可結晶，結晶態是高分子材料主要的聚集態形式，結晶結構調控是材料高性能化的基本途徑。浙江大學潘鵬舉教授團隊長期從事高分子結晶領域研究，集中于高分子多晶相形成與調控方面，發現并揭示了不同高分子體系中多晶相和共晶相形成、相轉變、定向調控的規律與機制，基于晶相定制實現了高分子材料的高性能化與功能化。近期，該團隊進一步將高分子共晶相用于智能材料的構筑，首次利用高分子共晶相的結晶-熔融相變成功制備了電阻轉變溫度（T_RS）可按需調控的相變離子導體材料。

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

圖1 共晶相調控的離子導體的設計原理

圖2 熔點和電阻轉變溫度的組成依賴性、以及共結晶前后材料物理性質的變化

由于該離子導體在共晶相熔融轉變區內具有顯著的電阻轉變，因此在轉變區內具有高靈敏的響應性（TCR~-8.5%/°C），優于以往報道的離子彈性體、離子凝膠和水凝膠，同時也能監測到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體在人體活動和溫度監測等方面的潛在應用（圖4）。

圖3 含共晶相的離子導體的溫度/應變電阻響應性

圖4 含共晶相的離子導體的自粘附和溫度監測性能

綜上，該研究利用高分子共晶相，實現了離子導體電阻轉變溫度的線性可調，且該離子導體在轉變區內具有優異的溫度響應性，該共晶相策略可以擴展到其它共晶高分子體系，為相變離子導體的設計提供了新思路。

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

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

博士后招聘信息

浙江大學潘鵬舉教授團隊主要從事高分子材料結晶與加工、生物基/生物可降解高分子材料、智能高分子材料等領域研究，在浙江大學化工學院和浙江大學衢州研究院建有涵蓋“高分子合成-加工改性-結構表征-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材料發送至panpengju@zju.edu.cn，期待您的加盟！課題組網頁：https://person.zju.edu.cn/pjpan。

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（責任編輯：xu）

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