近日，材料與化學(xué)工程學(xué)院多元分子基表界面化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)以鄭州輕工業(yè)大學(xué)為第一作者單位和通訊單位，在英國皇家化學(xué)會(huì)的旗艦期刊、能源材料領(lǐng)域國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Energy & Environmental Science》（影響因子：38.532）上發(fā)表研究論文“Small Molecule-based Supramolecular-Polymer Double-Network Hydrogel Electrolytes for Ultra-Stretchable and Waterproof Zn–air Batteries Working from –50 to 100 °C”（《小分子基超分子-聚合物雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠助力寬溫域、超拉伸和防水鋅空電池》，文獻(xiàn)鏈接https://doi.org/10.1039/D1EE01134K），并被該期刊選為封面文章刊出。“河南省特聘教授”劉春森教授為該論文第一通訊作者，材料與化學(xué)工程學(xué)院碩士研究生谷超男和謝曉翹為該論文的共同第一作者。
該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀為雜志設(shè)計(jì)的封面
軟電子技術(shù)的最新發(fā)展促進(jìn)了高變形、可拉伸以及能在寬溫度范圍內(nèi)工作的能源供給設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，具有高透明度和可調(diào)機(jī)械性能的水凝膠離子導(dǎo)體/電解質(zhì)是軟體電子器件的核心組件。然而，由于傳統(tǒng)水凝膠的脆弱特性，現(xiàn)有水凝膠電子器件，尤其是能源供給設(shè)備，其機(jī)械韌性較差，僅能承受彎曲等較小變形，而無法承受如扭曲、拉伸、穿刺等力學(xué)形變，將韌性水凝膠整合到具有多種功能的可拉伸電子器件中仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，水凝膠耐溫性較差導(dǎo)致其在極端環(huán)境下喪失導(dǎo)電性和柔性，從而嚴(yán)重限制了其在柔性電子器件的實(shí)際應(yīng)用。
該成果的設(shè)計(jì)研究思路
本研究通過將非共價(jià)鍵自組裝的鳥苷超分子網(wǎng)絡(luò)引入到共價(jià)交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)中，首次設(shè)計(jì)構(gòu)筑了一種小分子基超分子-聚合物雙網(wǎng)絡(luò)（SP-DN）水凝膠電解質(zhì)，并成功將其應(yīng)用于高拉伸、防水和寬溫域鋅-空氣電池中。該鋅-空氣電池具有> 1000%設(shè)備級(jí)水平的拉伸率和出色的防水性，并且能夠在―50至100 ℃正常穩(wěn)定工作。該研究為高拉伸和環(huán)境適應(yīng)性能源供給設(shè)備的水凝膠電解質(zhì)的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。
相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金委（22072138；21802033；U1904215）和河南省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)（20IRTSTHN003）的支持和資助。該項(xiàng)研究成果的發(fā)表標(biāo)志著我校研究生培養(yǎng)質(zhì)量邁上新臺(tái)階，有力推動(dòng)了化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展。
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