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供稿單位: 編輯發布:黨委宣傳部 日期: 2021-07-02

近日,材料與化學工程學院多元分子基表界面化学研究团队以郑州轻工业大学为第一作者单位和通讯单位,在英国皇家化学会的旗舰期刊、能源材料领域国际顶级学术期刊《Energy & Environmental Science》(影響因子:38.532)上發表研究論文Small Molecule-based Supramolecular-Polymer Double-Network Hydrogel Electrolytes for Ultra-Stretchable and Waterproof Zn–air Batteries Working from –50 to 100 °C”(《小分子基超分子-聚合物雙網絡水凝膠助力寬溫域、超拉伸和防水鋅空電池》,文獻鏈接https://doi.org/10.1039/D1EE01134K),並被該期刊選爲封面文章刊出。“河南省特聘教授”刘春森教授为该论文第一通讯作者,材料與化學工程學院硕士研究生谷超男和谢晓翘为该论文的共同第一作者。


該團隊應邀爲雜志設計的封面

軟電子技術的最新發展促進了高變形、可拉伸以及能在寬溫度範圍內工作的能源供給設備的設計和制造,具有高透明度和可調機械性能的水凝膠離子導體/電解質是軟體電子器件的核心組件。然而,由于傳統水凝膠的脆弱特性,現有水凝膠電子器件,尤其是能源供給設備,其機械韌性較差,僅能承受彎曲等較小變形,而無法承受如扭曲、拉伸、穿刺等力學形變,將韌性水凝膠整合到具有多種功能的可拉伸電子器件中仍然是一個挑戰。此外,水凝膠耐溫性較差導致其在極端環境下喪失導電性和柔性,從而嚴重限制了其在柔性電子器件的實際應用。

該成果的設計研究思路

本研究通過將非共價鍵自組裝的鳥苷超分子網絡引入到共價交聯的聚合物網絡中,首次設計構築了一種小分子基超分子-聚合物雙網絡(SP-DN)水凝膠電解質,並成功將其應用于高拉伸、防水和寬溫域鋅-空氣電池中。該鋅-空氣電池具有> 1000%設備級水平的拉伸率和出色的防水性,並且能夠在50100 ℃正常穩定工作。該研究爲高拉伸和環境適應性能源供給設備的水凝膠電解質的設計提供了一種新的思路。

相關研究得到了國家自然科學基金委(2207213821802033U1904215)和河南省高校科技創新團隊(20IRTSTHN003)的支持和資助。該項研究成果的發表標志著我校研究生培養質量邁上新台階,有力推動了化學工程與技術學科的建設與發展。