受生物皮肤离子传导特性的启发,具有本征可拉伸性的柔性离子导体以离子作为载流子来实现电学信号的传输,在人机交互、软体机器人、医疗健康等领域受到了广泛关注。除了电学信号输出,一些动物皮肤(如变色龙)可表现出外界刺激下的颜色切换,呈现了一种可视化的传感行为,为柔性离子导体的多功能化提供了新思路。
光子晶体是一类具有介电常数周期性的光学材料,可以反射入射光的特定波长而显示出结构色。将光子晶体与离子导体结合可得到光子晶体离子导体,是实现具有光学和电学双重信号输出柔性离子导体的有效途径。然而,现有的光子晶体离子导体材料,很难兼顾机械性能、离子电导率和结构色。这是因为:一方面,周期性排列的不同介电材料存在力学难匹配、界面不稳定等问题,使得机械性能与结构色之间存在一定的权衡;另一方面,基于大量溶剂的离子导体,溶剂含量对离子电导率和机械强度的影响也存在此消彼长的关系。
图3. PIE内部分子相互作用的红外光谱表征
由于无溶剂特性,PIE9在高温(100℃)、低温(-18℃)和高湿度(90% RH)下表现出稳定的电阻变化和颜色切换。此外,由于LiTFSI的吸湿性,PIE结构色对湿度具有响应性。
以上研究成果近期以“Synergetic Lithium and Hydrogen Bonds Endow Liquid-free Photonic Ionic Elastomer with Mechanical Robustness and Electrical/optical Dual-output”为题发表在《Advanced Materials》doi.org/10.1002/adma.202211342上,论文的第一作者为东华大学化学与化工学院硕士研究生彭磊,通讯作者为武培怡教授和侯磊副研究员。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202211342
- 天津工业大学林佳弘特聘教授/李婷婷副教授课题组 CEJ: 仿树皮状MXene基高输出功率水伏发电机的制备和研究 2023-10-16
- 浙工大王旭教授/马猛副教授团队 CEJ: 兼具阻燃性、透明性和高机械性能的聚碳酸酯复合材料 2023-09-09
- 西安工程大学支超团队 Small:受莲蓬启发的具有出色耐盐性和机械性能的高效界面太阳能蒸汽发生器 2023-08-29
- 西安交大邵金友教授团队 Matter:煮茶叶的方法实现规模化制备致密涡轮状石墨烯,实现高密度电容储能 2023-10-17
- 北京师范大学刘楠教授团队 AFM:生物可降解离电皮肤助力瞬态电子 2023-08-24
- 华中大郭新、中科院物理所王雪锋《Nat. Commun.》:面向极端温度应用的锂金属电池聚合物电解质的设计 2023-02-03
- 浙江大学朱蔚璞教授 Adv. Mater.:废旧PET无催化剂无溶剂升级回收制备可生物降解塑料 2024-09-03