离子液体凝胶的应用

2023-05-22 21:50:08 Monionic离子液体 257

1超级电容器

研究人员利用聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺盐([EMIM][TFSI])中构筑的离子液体凝胶作为电解质在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)柔性基底上构筑了一种空气稳定的、具有较高性能的微型超级电容器(MSCs)。构筑过程如图10所示,该柔性微型超级电容器具有以下特点:

(1)良好的循环特性;

(2)非常好的机械稳定性;

(3)较高的电化学稳定性。

因此该微型超级电容器可在空气中以不封装的状态稳定保存。

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图 微型超级电容器的构筑及特性

2锂电池

研究人员合成了一种新颖的具有梯形结构的聚合物--聚甲基丙烯酰氧基硅倍半硅烷(LPMASQ),并利用其在含有浓度为1mol/L LiTFSI 的离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺盐(BMPTFSI)中通过热交联的方式构筑了一种含有锂盐的离子液体凝胶,利用该离子液体凝胶作为电解质,构筑了一种纽扣锂电池,结果表明,锂电池中离子液体凝胶电解质子啊不同充电速率和一系列温度下均展现出优良的电池性能,与其他纯液体电解质的性能相当。

3光化学发光材料

研究人员利用含有氧化还原发光基团的图案化的离子液体凝胶构筑了低压的柔性电化学发(ECL)光器件,该工作利用离子液体凝胶成功构筑了一种全固态ECL器件,但是还有很多问题需要进一步探索和解决,但也为离子液体凝胶在柔性电子器件的构筑方面提供了很好的研究思路。

4闸极介电层

离子液作为高电容闸极介电层的应用引起了科研工作者越来越多的关注,将离子液体凝胶化后既可以保持原有离子液体的离子导电性和电容,还可以使其以薄的固体膜状态应用到器件的构筑之中。

科研人员利用一种离子液体凝胶作为高电容闸极介电层进行了晶体管门测试,共构筑了顶注式和侧注式。所构筑的顶注式晶体管的截面示意图如图11(a)所示,晶体管的光学照片如图11(b)所示;所构筑的较为便利的侧注式晶体管的截面示意图及光学照片如图11(c)、(d)所示。该工作为离子液体凝胶在晶体管门实验中的应用提供了很好的思路。

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图 晶体管的截面示意图及光学照片

5润滑材料

研究人员合成了含有苯并三唑的离子液体,并将它们作为凝胶因子在传统的咪唑型离子液体中制备了离子液体凝胶,测试结果表明,该类凝胶因子可以在咪唑型离子液体中通过多种非共价相互作用自组装成三维网络状纤维,也可以从图12中看出其优良的抗腐蚀效果。

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图  离子液体、离子液体凝胶及凝胶因子的腐蚀测试结果(为了加速腐蚀,缩短测试时间,腐蚀测试是将钢板浸泡在分别含有离子液体、离子液体凝胶及凝胶因子的饱和Ca(OH) 2 溶液中,室温下45d)

尽管该凝胶具有较稳定的机械性能,但是当施加较大的剪切外力时,离子液体凝胶表现出良好的触变性,这对于其作为润滑材料的应用非常重要,因为只有具有良好触变性的凝胶,才能够在较高的剪切强度下从凝胶态转变为液态,有利于迅速地铺展到各类需润滑物质的表面,参与到抗磨润滑的过程中去。

从对离子液体及其凝胶进行的摩擦磨损测试中(如图13)可以看出离子液体凝胶表现出稳定的摩擦性能,凝胶的润滑性能几乎随着温度的升高而升高,且在不同温度在均保持良好的稳定性,凝胶因子的加入对离子液体润滑效果的提升具有重要作用。该工作对于离子液体凝胶在润滑材料的构筑方面做出了重要的探索,也进一步拓展了离子液体凝胶的应用范围。

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图 凝胶的触变性和摩擦学性能


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