聚离子液体（PILs）因兼具离子液体和聚合物的优良特性，被广泛应用于锂电池、超级电容器、智能响应材料等领域。然而如何平衡其力学和电化学性能是限制材料应用的首要问题。聚离子液体嵌段共聚物（PIL-BCPs）在PIL链上引入电中性嵌段链，通过调控PIL段库仑相互作用，可形成以中性段为骨架的力学承载相和以PIL纳米微区为核心的离子传输相，同时满足良好力学和高效电荷传输的双重需求，有望成为下一代固态电解质、自修复材料及智能响应性材料的理想候选体系。然而目前对PIL-BCPs的多尺度松弛行为和多层次结构演变及其与离子传输之间的关系还缺乏清晰的认识，因此通过分子链结构设计，厘清分子链动力学-微相形态演变-离子传输之间的本质联系，具有重要的理论和实际指导意义。

  本研究创新性地引入柔性PDMS链段，通过RAFT聚合与离子化反应，成功合成了一系列具有不同PIL链长和阳离子结构的PDMS-b-PIL两嵌段共聚物，并系统研究了其弱有序微相分离结构对材料黏弹行为与离子传输性能的影响，揭示了柔性中性链分子链动力学与离子传输的耦合机制。研究发现，所有PDMS-b-PIL体系均表现出显著的流变长时松弛行为和宽频类缠结特性，这归因于PIL序列长度和阳离子变化诱导的不同微相分离程度和离子缔合所形成的网络结构（如图1所示）；在非线性流变中，PDMS-b-PIL表现出显著的大振幅非线性弹性响应与拉伸应变硬化现象，且随PIL链长增加和离子间静电作用减弱而增强，这明显区别于PIL-BCPs相容体系，对于实际加工具有重要影响。

图1. 不同PIL序列长度和不同阳离子结构 PDMS-b-PIL 体系的线性流变主曲线和非线性流变行为.

  在离子传输方面，PDMS-b-PIL的直流电导率随温度升高呈现出由Arrhenius向Vogel–Fulcher–Tammann（VFT）行为的转变，但是该转变温度与分子结构变化及体系玻璃化转变Tg并无相关性（苯基阳离子除外），这一现象与相容性PIL-BCPs及均聚PIL体系完全不同。可见高运动性PDMS链段的引入可在整个温度范围与离子传输耦合，从而弱化或掩盖了PIL链段运动的耦合效应（如图2所示）。

图2. 不同PIL序列长度和不同阳离子结构 PDMS-b-PIL 体系的离子电导率与温度变化的依赖关系.

  总之，该研究首次系统报道了以柔性PDMS为中性嵌段的弱有序PIL-BCPs体系的“结构-性能”关系，是团队近期关于聚离子液体及其嵌段共聚物多尺度黏弹松弛与离子传输特性相关研究的最新进展之一。针对带电聚合物体系存在多种复杂的相互作用与跨尺度的多级松弛等复杂问题，团队通过调控大分子主链结构与侧链阴/阳离子化学结构等手段，系统研究了聚离子液体及其嵌段共聚物的熔体与溶液体系独特的流变行为：包括熔体黏度标度关系（Macromolecules 2023, 56, 2719?2728），熔体链缠结行为与理论预测模型构建（Macromolecules 2025, 58, 627?638），溶液分子链构象转变与松弛特征（Macromolecules 2024, 57, 8409?8420），相容性嵌段共聚物分子链多尺度松弛与离子传输特性（Macromolecules 2025, 58, 2276?2288）等。本工作不仅进一步深化了对弱微相分离体系中黏弹性与离子传输协同机制的理解，也为未来设计兼具高离子电导率与良好力学性能的聚合物电解质材料提供了理论依据和材料设计策略。研究工作得到国家自然科学基金（52073184, U23A20588）及高分子材料工程国家重点实验室（sklapm2025-1-13）的资助。

  论文链接： https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c02016