它，曾是为挑战极端高温而生的“刚性战士”；它，如今是穿梭于锂电池、超级电容器、燃料电池的“能源多面手”。聚噁二唑（POD），一种独特的n型导电高分子，如何通过“分子级”精妙设计，破解能源存储与转换领域的一系列关键难题？本期，我们邀请四川大学姜猛进教授团队，为您讲述POD如何从一种小众的高温绝缘材料，蜕变为引领下一代能源技术的多功能平台。

关键词：聚噁二唑 (POD)、n型导电高分子、分子工程、硅负极粘结剂、锂枝晶抑制、赝电容、可持续能源材料

“我们正致力于让POD成为能源材料界的‘瑞士军刀’，通过一把‘分子钥匙’，开启高导电、高稳定、多功能集成的新纪元。”

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文章内容简介

在这篇Account中，我们系统性地回顾了POD的“进化史”。从最初为满足航空航天需求而开发的高温纤维，到如今在多个能源技术领域大放异彩，其核心秘诀在于“结构决定性能”的分子工程设计。

• “炼”材有术：我们深入对比了POD的两种合成路径——传统的“两步法”和更高效、更具潜力的“一步法”酸催化聚合，揭示了如何利用发烟硫酸（Oleum）这样的“神奇介质”，实现近乎100%的环化率，并原位引入磺酸基团，为后续功能化铺平道路。

• “点石成金”的功能化：通过在主链上“嫁接”不同的化学基团（如磺酸基、联苯结构、长烷基链），我们就像为POD安装了不同的“功能模块”，可以精准调控其导电性、离子传输能力、溶解性甚至荧光性能，使其能胜任从质子交换膜到荧光生物探针等截然不同的角色。

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• “多面手”的能源应用秀：

a)  锂电池的“超级胶水”：作为硅负极的导电粘结剂，POD构建了稳固的导电网络，有效应对硅材料充放电时巨大的体积膨胀，大幅提升电池寿命。

b)  锂金属电池的“守护盾”：基于POD的凝胶电解质和人工界面层，能有效抑制锂枝晶的生长，为开发高安全性的锂金属电池保驾护航。

c) 超级电容器的“动力芯”：通过调控共轭结构和引入吸电子基团，POD可作为高性能赝电容负极材料，实现高功率密度和长循环寿命。

d)  燃料电池的“质子高速路”：磺化后的POD可作为质子交换膜，其自身的氮原子位点能助力质子传导，展现出媲美商业材料的潜力。

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AMR：您选择该领域的初心是？

“当初选择POD，多少有些被它的‘反差萌’所吸引。”姜猛进教授笑谈，“它骨子里是一个耐高温、刚性十足的‘硬汉’，但我们发现通过分子设计，可以赋予它导电、柔韧甚至发光的‘柔软内心’。这种将一个原本绝缘的材料，通过基础研究‘点化’为多功能能源平台的过程，充满了挑战与乐趣，也恰恰体现了高分子科学的魅力所在。”

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AMR：您对这个领域的发展有何愿景？

姜猛进教授：

我们憧憬，POD的未来不止于实验室。我们希望它能为全固态电池提供更安全的电解质解决方案，为柔性电子设备开发出更耐用的能源部件，甚至跨界到生物电子领域，成为连接人体与机器的友好界面。最终目标是推动这些高效、安全的能源系统从论文走向产业，从梦想照进现实。

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AMR：您有什么科研心得想和读者分享？

姜猛进教授：

做材料研究，最忌“炒菜式”的盲目试错。团队在多年的探索中深刻体会到，理解远比合成更重要。每一个分子结构的微小调整，都会在宏观性能上激起涟漪。只有深入理解合成-结构-性能之间的内在联系，我们才能从“观察者”变为“创造者”，设计出真正解决实际问题的“梦想材料”。

作者团队简介

姜猛进，四川大学高分子科学与工程学院教授、博士生导师。他长期致力于高分子材料的研究与教学，主要研究方向包括高性能化学纤维与新型聚合物能源材料。他在聚噁二唑（POD）等高分子材料的合成、功能化及其在锂离子电池、超级电容器等能源存储器件中的应用方面取得了系列创新成果。迄今已在国际知名期刊上发表SCI论文100余篇，总引用超3500次。他主持国家自然科学基金等多个科研项目，主讲课程获评校级思政榜样课程，并荣获本科课堂教学质量优秀奖，注重产学研结合与人才培养。

喻媛媛，四川大学高分子科学与工程学院博士研究生。她的研究聚焦于开发用于高性能能源存储与转换器件的混合导电聚合物，致力于在下一代能源材料中建立清晰的“合成-结构-性能”关系，以桥梁基础材料科学与实际能源技术应用。她的专业能力横跨高分子合成、碳材料工程与电化学系统设计，形成了从材料精准制备到器件集成优化的完整研究链条。她在Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Energy Mater.，Prog. Mater. Sci.等国际顶尖期刊上发表了多篇学术论文，并担任Nat. Commun.， Chem. Eng. J.，J. Energy Storage等知名期刊的审稿人。

扫码阅读姜猛进教授团队的精彩Account文章：

A Multifunctional Conductive Polymer: Synthesis Strategies, Molecular Engineering, and Applications in Energy Storage Systems

Yuanyuan Yu, Jiadeng Zhu, Junhua Zhang, and Mengjin Jiang*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.5c00198

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