通过电场对齐提高液晶块共聚物电解质的离子导电性
Isaac Álvarez Moisés1, Monika Król2, Garance Keus1
1Institute of Condensed Matter and Nanosciences, Université catholique de Louvain (UCLouvain), Place de l'Université 1, 1348 Louvain-la-Neuve, Belgium.
Journal of the American Chemical Society
|June 5, 2025
概括
对液晶块共聚合物电解质 (BCPE) 施加电场会产生高度有序的圆柱体结构. 这种增强的形态显著改善了先进电池应用的离子导电性.
科学领域:
- 材料科学
- 聚合物化学
- 电化学
背景情况:
- 块共聚合物电解质 (BCPE) 对于先进的电池技术至关重要.
- 控制BCPE的形态是提高其电化学性能的关键.
- 外部电场提供了指导BCPE纳米结构的潜在方法.
研究的目的:
- 研究外部电场对液晶BCPE的大体形态的影响.
- 评估电场诱导的结构变化如何影响BCPE的电化学性能.
- 了解应用电场,BCPE纳米结构和离子导电性之间的关系.
主要方法:
- 通过可逆添加碎片转移聚合合成的聚10-[4--4'-二) 氧]十甲基甲酸) 块-[甲-聚-乙烯基醇]甲基甲酸-协同甘甲酸) [P(MALC) -b-P(PEGMA-协同GM].
- 在交流电流或直流电场下,将BCPE与二三甲) 胺盐进行滴和交联.
- 使用传输电子显微镜 (TEM) 和小角度X射线散射 (SAXS) 来描述BCPE形态和相位行为.
主要成果:
- 电场处理导致高度排序的圆柱形纳米结构 (lam-in-CYL),与没有处理的差排序的形态不同.
- 圆柱体内的 mesogenic smectic 层与圆柱体的长轴垂直.
- 电场处理的BCPE的离子导电率显著提高,在60°C时达到4.7·10−5 S·cm−1,而未经处理的BCPE则为6.1·10−6 S·cm−1.
- 由于液晶层的移动,BCPE微观结构的调整主要垂直于应用的电场.
结论:
- 外部电场有效地控制和调整液晶BCPE的纳米结构.
- 增强的结构顺序直接导致更好的离子导电性,有利于电池应用.
- 观察到的垂直对齐表明液晶相对外部电场的独特反应机制.
