聚合物离子凝胶基体体系、改性方法及应用研究进展EI

聚合物离子凝胶是一种由离子液体(IL)和聚合物基质构成的新型凝胶体系,具有优异的可拉伸性、较高的电导率和较好的稳定性,在柔性电子产品领域具有广阔的应用空间,备受国内外研究者关注。通过调研整理近年来相关领域的研究进展,本文综述了聚合物离子凝胶材料的基质分类,讨论了导电水凝胶的改性方法,阐述了离子凝胶在相关领域的应用,并在此基础上总结展望了聚合物离子凝胶面临的挑战与未来的发展方向。指出开发具有优异力学性能、高电导率、可降解的离子凝胶是未来研究的重点。同时,提高离子凝胶的环境稳定性,降低离子凝胶的制备成本是实际应用中亟须解决的难题。离子凝胶的制备与应用研究将促进柔性电子材料的飞速发展。     

聚乙烯醇基凝胶电解质的制备及在储能器件中的应用

由于在电化学能源存贮与转化器件中所展现出的巨大潜在应用前景,固态聚合物电解质膜的开发受到研究界的广泛关注。基于柔性储能与转换器件的发展,以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)为基体的凝胶聚合物电解质(Gel polymer electrolytes, GPEs)因亲水性强,无毒,良好的兼容性以及优异的化学稳定性,是当前研究较多的理想电解质材料。本文从PVA基水凝胶电解质的制备合成原理、方法和性能表征出发,总结和讨论了其基本物理特性和电化学性能,并就PVA基水凝胶电解质在超级电容器、柔性锌空电池、锂离子电池以及太阳能水热电池中的研究和应用进展进行了综述,并对其在该领域未来的发展做出展望。     

可穿戴柔性超级电容器用强韧、自修复、抗冻的三角色铁氰化钾氧化还原凝胶聚合物电解质（英文）

超级电容器的韧性、自修复和高比电容对于柔性和可穿戴电子设备具有重要的实用价值.为此,我们制备了一种新型的聚乙烯醇-海藻酸钠-铁氰化钾-硫酸钠多功能凝胶聚合物电解质.其中铁氰化钾起到了三角色作用,包括载流子供体、离子交联剂和氧化还原活性剂,有效地缓解了凝胶聚合物电解质通常存在的电导率与机械性能间的矛盾.此外,由于铁氰化钾的氧化还原反应提供了赝电容,组装的超级电容器具有很高的电极比电容和能量密度.该超级电容器还表现出优异的弯曲、拉伸、自修复和抗冻能力.因而,制备的凝胶聚合物电解质和超级电容器在复杂使用条件下的柔性和可穿戴电子设备中具有广阔的应用前景.     

聚合物复合固体电解质材料研究进展

固体电解质是发展高安全、高能量密度全固态锂电池的重要材料基础。由聚合物相与无机相复合形成的聚合物复合固体电解质,兼具聚合物轻质、柔性,以及无机材料高强度、高稳定性等优势,是最具应用潜力的固体电解质材料。目前,制约聚合物复合固体电解质实际应用的主要瓶颈问题为其室温离子电导率较低。综述了目前关于聚合物复合固体电解质离子传导机制的科学认识以及提升其离子电导率的方法,分析了先进表征工具在揭示聚合物复合固体电解质离子传导机制方面的应用潜力,并展望了聚合物复合固体电解质未来的发展方向和工作重点。     

基于纳米银技术的柔性电极研究进展

柔性电极材料是指在柔性聚合物基体中复合某种特殊的添加剂,使两者相互作用并形成一种兼备导电性能和拉伸性能的材料,在电子产品领域有着非常广泛的运用。其中,不同添加剂对柔性电极材料的性能有着很大的影响。研究表明,金属纳米线和纳米颗粒具有较高的导电性和化学稳定性,因而被广泛应用于柔性电极材料的制备。与传统电极材料铟锡氧化物相比,银纳米材料具有高电导率、高透明性、低成本以及合成工艺相对简单等优势,从而备受关注。本文对基于银纳米材料的柔性电极最新发展进行综述,讨论并比较了典型的制造工艺及所制备而成的柔性器件的性能和应用价值,并对未来基于银纳米材料的柔性电极发展进行了展望。     

聚合物基柔性导电复合材料的制备和研究进展

柔性可穿戴电子器件的研制是未来科技发展的方向之一,柔性导电材料是可穿戴电子器件的重要支撑材料。由于聚合物具有优异的柔性,由聚合物基导电复合材料制备柔性导体是一种重要的途径和方式。文中从制备和表征方法方面归纳了聚合物基柔性导电复合材料的研究进展,重点阐述了实现柔性导体的关键因素,即聚合物优异高弹性的保持和可拉伸的稳定的导电网络的实现,详细介绍了简易地利用高弹性基体和纳米填料的直接共混法和目前应用较多的结构可拉伸导体的设计与制备,并总结了目前研究中存在的问题。     

聚合物基柔性导电应力应变复合材料的研究进展EI北大核心CSCD

柔性导电应力应变材料具有优异的拉伸性、导电性,在传感器、可折叠电子设备等方面有广泛的应用,其中聚合物基柔性导电应力应变材料因制备方法简单且性能优异而受到广泛的关注。文中综述了应用于应力应变传感方面的聚合物基柔性导体的制备方法的研究进展,包括直接混合法、表面改性法、喷涂打印法和渗透填充法以及表征手段,并总结了该领域存在的问题,展望了该领域今后的研究方向。     

锂离子电池用凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质既具有固态聚合物电解质良好的力学加工性能和安全性能,又具有传统液态电解质较高的室温离子电导率。但凝胶聚合物电解质由于室温离子电导率低、力学强度较差的缺点限制了其在锂离子电池上的应用。结合目前研究的最新进展,本文针对几种常用凝胶聚合物电解质体系聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚乙烯醇缩醛进行了综述,对其制备方法以及通过聚合物调控、加入无机填料和复合离子液体进行改性处理做了较全面的介绍,并探讨了凝胶聚合物电解质的应用前景。     

聚合物凝胶电解质在镍氢电池中的应用

研究了一系列交联聚丙烯酸与KOH形成的水凝胶电解质的电化学特性。研究表明,聚合物凝胶电解质具有和KOH水溶液十分接近的离子电导率和稳定的电化学窗口,而且用聚合物凝胶电解质制作的Ni／MH试验电池具有更好的充放电循环特性。扫描电镜研究也证明,使用聚合物凝胶电解质的电池正负极材料腐蚀较小,没有明显的粉化,因此在Ni／MH电池领域将有广阔的应用前景。     

全氟阳离子聚合物的合成及膜结构与性能研究

高碱稳定性、高离子电导率的阴离子交换膜的设计与制备是近年来燃料电池领域研究的前沿和热点.从分子设计出发,以在聚合物主链上引入稳定性优异的氟原子为基础,在侧基上进行功能性基团的嫁接,合成了吗啉、直链季铵、咪唑型的全氟阳离子聚合物,并将这些聚合物制成相应的阴离子交换膜.结果显示,所得3种阴离子交换膜在80℃水中的离子电导率为60.4～80.6mS/cm.其中,直链季铵型阴离子交换膜在80℃下的电导率达到80.6mS/cm.此外,在80℃,8 mol/L KOH水溶液中浸泡10d后,离子膜的IEC和电导率分别保留了92.7%和93.2%,表现出优异的耐碱性能.     

光交联丝素蛋白水凝胶的制备及生物医学应用

水凝胶是一类物理化学性质接近软组织的先进材料,已有众多聚合物用于水凝胶的制备。丝素蛋白由于具有优异的生物相容性、生物可降解性和易于制备成各种形式的材料等优点,在生物医学领域中具有广泛的应用,其中水凝胶是丝素蛋白在生物医学中应用的重要形式。由于分子的独特结构,丝素蛋白可以通过多种方法形成水凝胶。近年来,光交联水凝胶由于具有制备条件温和、副产物少、反应过程容易控制等优点,逐步成为研究的热点。首先对丝素蛋白的分子结构和特性进行了介绍,总结了丝素蛋白水凝胶的制备方法,重点阐述了光交联丝素蛋白水凝胶的研究现状,并讨论了它们在生物医学领域的应用,最后对光交联丝素蛋白水凝胶未来发展方向进行了展望。     

聚合物基柔性导电应力应变复合材料的研究进展

柔性导电应力应变材料具有优异的拉伸性、导电性,在传感器、可折叠电子设备等方面有广泛的应用,其中聚合物基柔性导电应力应变材料因制备方法简单且性能优异而受到广泛的关注。文中综述了应用于应力应变传感方面的聚合物基柔性导体的制备方法的研究进展,包括直接混合法、表面改性法、喷涂打印法和渗透填充法以及表征手段,并总结了该领域存在的问题,展望了该领域今后的研究方向。     

具有可逆形变的弹性气凝胶研究进展

具有可逆形变的弹性气凝胶通常被称之为柔性气凝胶,这类材料具有优异的压缩回弹性、可弯折性、疏水性及溶剂中结构稳定性,克服了传统气凝胶力学性能差的缺点,近年来受到广泛关注。文中综述了氧化硅、碳质、陶瓷及生物质柔性气凝胶材料的最新研究进展,重点介绍了上述几类柔性气凝胶的制备方法、结构控制、性能特点及潜在应用,总结了实现气凝胶柔性的几种方法,并展望了柔性气凝胶材料的发展与应用前景。     

基于离子液体溶解-超临界干燥技术制备纤维素基气凝胶材料的研究进展

作为自然界储量最为丰富、可持续、可再生、环境友好的一种天然原材料,纤维素已成为高分子材料领域的研究热点之一。其中纤维素气凝胶兼具超高孔隙率、超低密度纳米多孔材料的优点和高分子材料韧性好、易加工的特性,有诸多优异的性能,是继无机气凝胶和合成高分子气凝胶之后新一代气凝胶材料,正受到人们广泛的关注。介绍了作者课题组利用离子液体制备纤维素气凝胶方面的研究进展,主要包括:利用离子液体溶解结合超临界CO_2干燥技术制备纤维素气凝胶;纤维素基复合气凝胶材料的制备;以及纤维素气凝胶材料作为锂离子电池凝胶聚合物电解质的应用。     

聚丙烯酸甲酯用作聚合物锂离子电池电解质基材的研究

用自交联的方法制备了一种以聚丙烯酸甲酯 (PMA)为基材、含丙二醇碳酸酯 (PC)和 L i Cl O4电解液的凝胶型聚合物电解质。考察了电解液含量和聚合物结构对离子导电性能、电化学稳定性等的影响 ,并将所得结果与以聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)为基材的相应体系做了对比研究。结果表明 ,在聚合物含量较大时 ,聚合物的链结构对离子导电行为有较大的影响 ,具有刚性链结构的 PMMA比具有柔性链结构的 PMA更不利于相应凝胶型电解质离子的传递 ;而在聚合物含量较小时 ,聚合物的结构对凝胶型电解质的离子导电行为的影响较小。以 2 7% (质量 )的交联 PMA为基材、摩尔比为 12∶ 1的 PC- L i Cl O4为增塑电解液而制备的凝胶型电解质 ,具有良好的粘附性能和较高的室温电导率 (4 .8× 10 -3S/cm)。循环伏安的研究结果表明 ,PMA体系的阳极分解电压在 4 .7V(vs Li+/Li)。     

硅烷改性交联聚醚凝胶电解质的制备及性能研究

合成了硅氧烷封端的聚氧化乙烯,并通过硅氧键交联的方法制备了柔性且兼具优异拉伸强度的自支撑膜材料。将其与LiPF_6电解液配合制备了凝胶型聚合物电解质,并研究了其电化学性能。研究发现,该凝胶型聚合物电解质室温电导率相比商用隔膜(celgard 2500)有着一定提升,达到1.36×10~(-3) S/cm(30℃)。线性扫描测试其电化学稳定性达到4.2 V(vs Li~+/Li)。Li/LiFePO_4电池性能首次放电容量达到134.3 mAh/g(0.5C,25℃),充放电循环200圈后未发现明显容量损失,且在大倍率充放电(2C,25℃)测试下,放电比容量仍具有118.5 mAh/g,具有出色的倍率性能。结果表明,该硅烷改性交联聚醚凝胶电解质具有较好的研究和应用前景。     

聚合物锂盐在锂离子电池电解质中的应用EI北大核心CSCD

锂盐是获得安全性能良好的锂离子二次电池的重要因素。聚合物锂盐具有高电导率、宽电化学窗口、良好热稳定性和电化学稳定性,以及在全固态锂离子电池中的应用引起了国内外研究者的关注。文中分析了聚合物锂盐的结构与电池性能之间的关系,包括结构对材料的热稳定性、力学性能、锂离子迁移数、离子电导率和电化学窗口等的影响。总结了聚合物锂盐的合成方法,综述了均聚物型、共聚物型和离子液体型等具有代表性的聚合物锂盐在锂离子电池电解质中的应用研究进展,并对未来新型锂盐的研究方法及发展方向进行了展望。     

聚合物锂盐在锂离子电池电解质中的应用

锂盐是获得安全性能良好的锂离子二次电池的重要因素。聚合物锂盐具有高电导率、宽电化学窗口、良好热稳定性和电化学稳定性,以及在全固态锂离子电池中的应用引起了国内外研究者的关注。文中分析了聚合物锂盐的结构与电池性能之间的关系,包括结构对材料的热稳定性、力学性能、锂离子迁移数、离子电导率和电化学窗口等的影响。总结了聚合物锂盐的合成方法,综述了均聚物型、共聚物型和离子液体型等具有代表性的聚合物锂盐在锂离子电池电解质中的应用研究进展,并对未来新型锂盐的研究方法及发展方向进行了展望。     

新型全固态复合聚合物电解质的制备与应用

高分子聚合物与碱金属盐的络合物具有离子导电性,是电化学材料领域在过去25年里的重要发现之一,它的发现揭开了人们研究固体电解质的序幕。高分子全固态复合电解质由于具有良好的离子传输能力、成膜性能和力学性能,已成为电致变色器件等电化学装置中的重要组成部分。总结了聚合物电解质的种类,电导率的影响因素与表征方法,分析了全固态聚合物电解质材料的制备工艺与应用。新型复合聚合物电解质材料具有很好的市场前景和十分明显的社会经济效益,对此课题的进一步深入研究和技术上的突破有可能导致新能源材料领域,尤其是电池材料领域的一场新的技术革命。     

高强度耐低温纳米纤维素/聚乙烯醇导电复合水凝胶制备及其在柔性传感中的应用

纳米纤维素具有大长径比、较高的弹性模量与比表面积及丰富的表面官能团,是一种优良的纳米增强材料。首先以纳米纤维素(CNFs)为分散介质辅助分散MXene纳米片层,制备CNF-MXene纳米复合物,并通过FTIR与XPS分析CNFs与MXene的相互作用。以此复合物为增强填料,聚乙烯醇(PVA)为基底,制备CNF-MXene/PVA复合水凝胶,进一步通过KOH溶液处理,提高复合水凝胶的力学性能,并赋予复合水凝胶优异的离子导电性。该复合水凝胶表现出优异的力学性能,其拉伸强度与断裂伸长率分别达到255.9 kPa与1098.2%,还具有高电导率(2.38 S/m)、一定的抗冻性能与灵敏的应变/压力响应性。基于该复合水凝胶组装的应变/压力柔性传感器,由于具有极低的检测极限质量(100 mg)与极快的响应时间(225 ms),可以监控脉搏跳动与喉咙发声微小震动引起的压力变化。因此,该复合水凝胶基柔性传感器非常有希望应用于未来新一代可穿戴电子、人机交互等领域。