浙江大学潘鹏举教授团队AM：利用聚合物共晶相构建电阻转变温度可控的离子导体

商业化的高分子材料中70%以上可结晶，结晶态是高分子材料主要的聚集态形式，结晶结构调控是材料高性能化的基本途径。浙江大学潘鹏举教授团队长期从事高分子结晶领域研究，集中于高分子多晶相形成与调控方面，发现并揭示了不同高分子体系中多晶相和共晶相形成、相转变、定向调控的规律与机制，基于晶相定制实现了高分子材料的高性能化与功能化。近期，该团队进一步将高分子共晶相用于智能材料的构筑，首次利用高分子共晶相的结晶-熔融相变成功制备了电阻转变温度（TRS）可按需调控的相变离子导体材料。

该研究选择常见的可共结晶聚合物（丙烯酸十八酯和丙烯酸十四酯的共聚物）作为模型体系，并与锂盐复合，制备了共晶相离子导体（图1）。研究发现，共晶相离子导体表现出共晶相熔点（Tm）依赖性的电阻转变行为，而共晶相的熔点与其共聚组分线性相关。因此，证实了聚合物共晶相策略调控电阻转变温度的可行性。同时，该离子导体在共结晶前后表现出典型的电导、透光率和力学性能的可逆转变行为（图2）。

图1 共晶相调控的离子导体的设计原理

图2 熔点和电阻转变温度的组成依赖性、以及共结晶前后材料物理性质的变化

由于该离子导体在共晶相熔融转变区内具有显著的电阻转变，因此在转变区内具有高灵敏的响应性（TCR~-8.5%/°C），优于以往报道的离子弹性体、离子凝胶和水凝胶，同时也能监测到0.02 °C的微小温度变化（图3）。最后，该研究还展示了含共晶相的离子导体在人体活动和温度监测等方面的潜在应用（图4）。

图3 含共晶相的离子导体的温度/应变电阻响应性

图4 含共晶相的离子导体的自粘附和温度监测性能

综上，该研究利用高分子共晶相，实现了离子导体电阻转变温度的线性可调，且该离子导体在转变区内具有优异的温度响应性，该共晶相策略可以扩展到其它共晶高分子体系，为相变离子导体的设计提供了新思路。

相关研究成果以“Ultra-Sensitive Ionic Conductors with Tunable Resistance Switching Temperature Enabled by Phase Transformation of Polymer Cocrystals”为题正式发表在期刊Advanced Materials上（Adv. Mater. 2024, 36, 2309568），论文第一作者是浙江大学博士研究生周奕辰，通讯作者为浙江大学衢州研究院余承涛副研究员与浙江大学潘鹏举教授。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202309568

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潘鹏举团队简介：潘鹏举博士，浙江大学化学工程与生物工程学院教授、博士生导师、副院长，浙江大学衢州研究院副院长，在Prog. Polym. Sci.、Acc. Mater. Res.、Adv. Mater.、Macromolecules和ACS Macro Lett.等期刊发表学术论文140余篇。团队主要从事响应性高分子材料和功能高分子材料、生物基/可降解高分子材料等领域的研究，在浙江大学和浙江大学衢州研究院建有涵盖“聚合物合成-加工改性-结构表征-中试放大”等完整的试验分析平台，欢迎相关专业有志于基础研究或技术产业化的优秀成员加入。

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来源：高分子科学前沿

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