商業(yè)化的高分子材料中70%以上可結(jié)晶，結(jié)晶態(tài)是高分子材料主要的聚集態(tài)形式，結(jié)晶結(jié)構(gòu)調(diào)控是材料高性能化的基本途徑。浙江大學(xué)潘鵬舉教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事高分子結(jié)晶領(lǐng)域研究，集中于高分子多晶相形成與調(diào)控方面，發(fā)現(xiàn)并揭示了不同高分子體系中多晶相和共晶相形成、相轉(zhuǎn)變、定向調(diào)控的規(guī)律與機(jī)制，基于晶相定制實(shí)現(xiàn)了高分子材料的高性能化與功能化。近期，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將高分子共晶相用于智能材料的構(gòu)筑，首次利用高分子共晶相的結(jié)晶-熔融相變成功制備了電阻轉(zhuǎn)變溫度（TRS）可按需調(diào)控的相變離子導(dǎo)體材料。
該研究選擇常見的可共結(jié)晶聚合物（丙烯酸十八酯和丙烯酸十四酯的共聚物）作為模型體系，并與鋰鹽復(fù)合，制備了共晶相離子導(dǎo)體（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，共晶相離子導(dǎo)體表現(xiàn)出共晶相熔點(diǎn)（Tm）依賴性的電阻轉(zhuǎn)變行為，而共晶相的熔點(diǎn)與其共聚組分線性相關(guān)。因此，證實(shí)了聚合物共晶相策略調(diào)控電阻轉(zhuǎn)變溫度的可行性。同時(shí)，該離子導(dǎo)體在共結(jié)晶前后表現(xiàn)出典型的電導(dǎo)、透光率和力學(xué)性能的可逆轉(zhuǎn)變行為（圖2）。圖1 共晶相調(diào)控的離子導(dǎo)體的設(shè)計(jì)原理圖2 熔點(diǎn)和電阻轉(zhuǎn)變溫度的組成依賴性、以及共結(jié)晶前后材料物理性質(zhì)的變化由于該離子導(dǎo)體在共晶相熔融轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)具有顯著的電阻轉(zhuǎn)變，因此在轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)具有高靈敏的響應(yīng)性（TCR~-8.5%/°C），優(yōu)于以往報(bào)道的離子彈性體、離子凝膠和水凝膠，同時(shí)也能監(jiān)測(cè)到0.02 °C的微小溫度變化（圖3）。最后，該研究還展示了含共晶相的離子導(dǎo)體在人體活動(dòng)和溫度監(jiān)測(cè)等方面的潛在應(yīng)用（圖4）。圖3 含共晶相的離子導(dǎo)體的溫度/應(yīng)變電阻響應(yīng)性圖4 含共晶相的離子導(dǎo)體的自粘附和溫度監(jiān)測(cè)性能綜上，該研究利用高分子共晶相，實(shí)現(xiàn)了離子導(dǎo)體電阻轉(zhuǎn)變溫度的線性可調(diào)，且該離子導(dǎo)體在轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)具有優(yōu)異的溫度響應(yīng)性，該共晶相策略可以擴(kuò)展到其它共晶高分子體系，為相變離子導(dǎo)體的設(shè)計(jì)提供了新思路。相關(guān)研究成果以“Ultra-Sensitive Ionic Conductors with Tunable Resistance Switching Temperature Enabled by Phase Transformation of Polymer Cocrystals”為題正式發(fā)表在期刊Advanced Materials上（Adv. Mater. 2024, 36, 2309568），論文第一作者是浙江大學(xué)博士研究生周奕辰，通訊作者為浙江大學(xué)衢州研究院余承濤副研究員與浙江大學(xué)潘鵬舉教授。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202309568
