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    水分子作為交聯劑?!一步法制備超分子聚電解質多孔膜
    2020-06-29  來源:高分子科技


      聚電解質多孔膜(PPM)既擁有傳統高分子多孔膜的優良性質,又具有獨特的電荷效應,在電子器件、吸附分離以及生物工程等領域中都具有良好前景。目前,嵌段共聚物在選擇性溶劑中相分離和靜電自組裝是實驗室、工業領域制備聚電解質多孔膜的通用方法。但是,這類合成方法相對繁瑣,且PPM的交聯結構會使其失去如動態、刺激響應以及自修復等性能。超分子聚電解質多孔膜兼具聚電解質多孔膜和超分子材料的優點,是一類全新的膜材料。但是,受限于傳統聚電解質固有的水溶性及復雜的成鍵模式,通過傳統聚電解質來制備SPPM仍然是一個巨大的挑戰。


      近日,南開大學王鴻研究員課題組提出了一種通過單組份聚離子液體(PIL)一步制備SPPM的通用方法(圖1)。通過實驗結果和理論模擬表明,SPPM能通過水分子相連接,是由氫鍵誘導的PIL極性鏈段和非極性鏈段之間的相分離形成的。通過對聚離子液體結構的合理設計(聚離子液體是由離子液體單體聚合生成的,在重復單元上具有陰、陽離子基團的一類離子液體聚合物,屬于聚電解質的范疇),實現了SPPM孔結構(圖2)和機械性能(圖3)的宏觀調控。


    圖1. SPPM的制備流程示意圖


    圖2. 四種SPPM的截面SEM圖像


    圖3 SPPM的拉伸應力-應變曲線。


      研究發現,所制備的超分子多孔膜具有動態的熱響應特征,可以根據熱刺激來切換孔隙率(圖4)。這在光學領域具有良好的應用前景。這種宏量制備超分子聚電解質多孔膜的方法結合聚離子液體結構的豐富多樣性,對于發展多功能超分子聚電解質多孔膜具有重要的意義。


    圖4. 熱刺激和浸水過程觸發的孔結構的改變及可逆的光開關性能


      原文鏈接:Y. Shao#, Y.-L. Wang#, X. Li, A. K. Kheirabad, Q. Zhao, J. Yuan, H. Wang*, Water can Crosslink a Single Poly(ionic liquid) into Porous Supramolecular Membranes, Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202002679.

    https:/doi.org/10.1002/anie.202002679


      王鴻研究員課題組長期致力于聚離子液體基功能材料的設計制備及應用。更多詳情請查看:http://www.pil-materials.com



      下載:原文

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