基于烷氧基侧链工程的聚电解质设计及离子异质结半导体纤维

作     者：邢毅 张靖灵 樊纯宇 吴琪琳 孙恒达 冯良文 王刚 朱美芳 Yi Xing;Jingling Zhang;Chunyu Fan;Qilin Wu;Hengda Sun;Liang-Wen Feng;Gang Wang;Meifang Zhu

作者机构：东华大学材料科学与工程学院东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201620 四川大学化学学院绿色化学与技术教育部重点实验室成都610064 

出 版 物：《中国科学：化学》 (SCIENTIA SINICA Chimica)

年 卷 期：2024年第54卷第4期

页      面：654-666页

核心收录：

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 082102[工学-纺织材料与纺织品设计] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(编号:223202023G-12,XKCX202301,223202023G-02) 上海市科学技术委员会“科技创新行动计划”政府间国际科技合作(编号:21520710700) 上海市科学技术委员会自然科学基金(编号:23ZR1402000)资助项目 

主　　题：聚离子液体 侧链工程 烷氧基 3D打印 离子异质结半导体纤维 

摘      要：一维离子-电子器件具有尺寸小、集成能力强的独特优势,但在环境温度下的低离子迁移率限制了其在生物集成电子领域的应用能力.本文通过侧链工程在传统咪唑基离子液体中引入烷氧基,并与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(poly(ethylene glycol)methacrylate,PEGMA)共聚,合成了低玻璃化转变温度(glass-transition temperature,Tg)的聚阳离子电解质poly(VIM-m-TFSI),在室温下实现了更高的链迁移率,显示出更低的离子阻抗和更宽的电化学窗口(-2.7~+2.7 V).与聚阴离子电解质poly(AMPS-EMIM)简单贴合,构筑了高性能全柔性离子异质结,实现了整流比为127的固态离子二极管.设计合成的两种聚电解质溶液表现出优异的溶液可加工性和流变性能,可直接用作3D打印油墨.最终,通过3D打印技术实现了离子异质结半导体纤维的一体化成型构筑,获得了基于5×5阵列单元的大面积半导体纤维纺织品,初步实现了输入信号的“0-1整流,验证了离子异质结半导体纤维在织物逻辑电路领域的应用潜力.