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[转载]【GreenChE】综述:离子液体基导体中的动态化学

已有 110 次阅读 2021-8-20 15:02 |系统分类:论文交流|文章来源:转载

1.     图文导读

离子液体作为一种具有快速自愈性、高度自适应性、可重构性和高离子导电率的液体导体,被认为是新型的、具有竞争力的绿色离子导电材料。然而,离子液体电子元件在进行器件组装时很可能会遇到泄漏问题。既要保留液体导体的优势,同时又尽可能避免离子液体漏液的风险,这一看似不可调和的矛盾是离子液体导体领域的热点问题之一。其次,为了满足智能电子学发展的需要,拓展离子液体导体刺激响应性和功能性的任务也势在必行。因此,“动态离子液体”的概念呼之欲出。在离子液体导体中引入动态化学键基元,不仅可赋予导体刺激响应性的特性,同时又可以在最大限度地规避漏液风险的前提下,保留绿色离子液体导体所具有的自愈合、再加工以及可回收等优势,兼顾了离子液体导体 “绿色性”和“功能性”的双向发展。目前,已有许多研究将动态化学键应用于离子液体基导体中。

近日,中国人民大学化学系王亚培教授等在Green Chemical Engineering (GreenChE) 上发表题为“Dynamic Chemistry in Ionic Liquid-based Conductor”的综述。在此篇文章中,作者从现有具有动态性的离子液体基导体的制备策略出发,系统地综述了该领域的研究进展,创新性地提出了“动态离子液体”的概念,并重点介绍了其在自修复、可回收、可拉伸以及刺激响应性导体等方面的应用价值。最后作者讨论了该领域下一阶段的挑战,并描述了动态离子液体未来发展的契机。该综述将有助于相关研究人员了解该领域的最新动向,同时作者也期望该综述能够激发大家对动态离子液体设计和研究的兴趣,并携手将离子液体绿色导体推向一个崭新的发展阶段。

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2.     内容概述

动态离子液体基导体是含有特殊动态键的离子导电材料,包括超分子相互作用(氢键、π-π相互作用、离子-偶极子相互作用、主客体相互作用以及金属配位相互作用等)和动态共价键(硼酸酯类、Diels-Alde反应、二硫键以及席夫碱键等)。动态键的可逆重排特点能够使得固态离子液体基导体材料具备像液态导体一样的自修复性和可回收性,目前,从制备策略上讲,动态离子液体基导体可大致分为四类:离子液体定域于超分子聚合物网络、基于聚离子液体的超分子离子凝胶、动态共价的离子网络,小分子凝胶化网络。根据动态键的种类和制备方法的不同,这些动态离子液体基导体的自愈合时间和回收重塑条件均有所差异。有效调节动态共价键的解离能和反应活化能是制备高愈合效率、低回收能耗的动态离子液体基导体的指导性策略。此外,这些动态离子液体基导体的电学性质,特别是离子电导率也值得特别关注。从本质上讲,离子的迁移与它们之间的静电相互作用和分子网络的物理化学性质密切相关。在分子水平上调控动态导体中的弱相互作用,来制备高离子电导率的导体,也是动态离子液体基导体发展的重要方向。

具有刺激响应行为的动态离子液体也可以成为智能电子器件的理想材料,可用于智能传感器和远程控制电路等。作为刺激响应材料的构建模块,动态键对离子液体理化性质的影响是不可忽视的。在热、光、气体等外部刺激下,动态键的可逆断裂和重构可直接或间接影响离子液体的离子迁移率。因此,深入开展关于动态键的刺激响应行为对离子液体离子迁移运动影响的研究,可为多功能离子液体基导体的发展提供理论指导。


3.     总结与展望

本文综述了可逆和自适应的动态化学键在离子液体基导体中的应用,动态键的引入不仅克服了规避液体泄漏风险和保持流体材料固有优势之间的矛盾,而且拓展了离子液体导体的刺激响应性特征。长期以来,动态化学一直被认为是一种可行的可控自组装方法,用于制造超分子材料,它与离子液体的结合是可以想象的,也是创新的。动态离子液体理论的进一步完善将为离子液体导体发展注入鲜活的动力。

 

文章信息:


Title: Dynamic chemistry in ionic liquid-based conductor

Authors: Zhiwu Chen, Qinyuan Gui, Yapei Wang*
DOI:doi.org/10.1016/j.gce.2021.07.011
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期刊简介:


Green Chemical EngineeringGreenChE)于2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”,2020年9月正式创刊。GreenChE以绿色化工为学科基础,聚焦"绿色",立足"工程" ,注重绿色化学、绿色化工及其交叉领域的前沿问题,紧紧围绕低碳化、清洁化和节能化的发展要求。目前是对读者和作者双向免费的开源期刊。


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