افزایش مایعات یونی پلیمری در برنامه های پیشرفته مواد

در دنیای در حال تحول علم مواد ، مایعات یونی پلیمری (PILS) توجه به ترکیب منحصر به فرد خود از هدایت یونی ، پایداری حرارتی و ساختارهای پلیمری قابل تنظیم را به خود جلب می کنند. این مواد برنامه های امیدوارکننده ای را در سراسر ذخیره انرژی ، دستگاه های الکتروشیمیایی ، حلال های سبز و غشاهای عملکردی ارائه می دهند - PILS به عنوان فعال کننده اصلی نوآوری در هر دو تحقیق دانشگاهی و صنعتی.

چیست مایعات یونی پلیمری ؟

مایعات یونی پلیمری هستند پلیمرهایی که دارای قسمتهای مایع یونی هستند یا به عنوان گروه های آویز در امتداد ستون فقرات پلیمر یا به عنوان بخشی از خود زنجیره پلیمر. آنها خواص مطلوب را ادغام می کنند مایعات یونی -به عنوان غیر دلهره آور ، ثبات الکتروشیمیایی و حمل و نقل یونی-با استحکام مکانیکی و پردازش پلیمرها.

PIL ها را می توان از طریق پلیمریزاسیون مستقیم مونومرهای مایع یونی یا با عملکرد ساختارهای پلیمری موجود سنتز کرد. کاتیونهای متداول شامل ایمیدازولیوم ، پیریدینیوم ، آمونیوم و فسفونیوم هستند ، در حالی که متقابل بسته به کاربرد هدف متفاوت است.

مزایا و خواص کلیدی

1. هدایت یونی بالا
   PILS حمل و نقل یون را از طریق ساختار داخلی خود فعال می کند ، و آنها را برای الکترولیت های جامد در آن مناسب می کند باتری های لیتیوم یون با سلول های سوختی با and سوپرواپراس .

2. ثبات حرارتی و شیمیایی
   با توجه به ماهیت یونی آنها ، PILS مقاومت شدیدی در برابر درجه حرارت بالا و تخریب شیمیایی نشان می دهد و از استفاده آنها در محیط های خشن یا واکنشی پشتیبانی می کند.

3. طراحی مولکولی قابل تنظیم
   ساختار پلیمر ، طول زنجیره ، چگالی گروه یونی و پیشخوان ها می توانند دقیقاً کنترل شوند و امکان طراحی مواد با خواص خاص کاربردی را فراهم می کند.

4. فشار بخار کم و غیر قابل قبول بودن
   PILS نوسانات کم مایعات یونی را به ارث می برد و آنها را در فرآیندهای صنعتی گزینه های ایمن تری برای ترکیبات آلی بی ثبات سنتی (VOC) ایجاد می کند.

5. قابلیت های تشکیل فیلم و غشای
   طبیعت قابل پردازش آنها اجازه می دهد تا PILS در فیلم های نازک ، پوشش ها یا غشاها ساخته شود ، مفید است جداسازی گاز با مبادله یون با and هدایت پروون .

برنامه های اصلی

• دستگاه های ذخیره انرژی :
  PILS به عنوان الکترولیت های حالت جامد یا اتصال دهنده های سازنده یونی در باتری با سوپرواپراس با and سلولهای جریان ردوکس با improving both performance and safety.
• سلول های سوخت و سیستم های الکتروشیمیایی :
  غشاهای PIL پروتون برای توسعه یافته است سلولهای سوخت PEM به عنوان گزینه های دیگر برای یونومرهای پرفلوره معمولی مانند Nafion.
• جداسازی گاز و ضبط هم :
  غشاهای PIL کاربردی می توانند به صورت انتخابی ضبط کنند دی اکسید کربن با offering a path to more efficient carbon capture technologies.
• الکترونیک و سنسورها :
  ماهیت یونی و خصوصیات دی الکتریک آنها استفاده از آنها را قادر می سازد الکترونیک انعطاف پذیر با دستگاه های یونوترونیک با and سانسور .
• کاتالیز و شیمی سبز :
  به عنوان کاتالیزورهای جامد یا پشتیبانی ، PILS به آنها کمک می کند سیستم های واکنش بدون حلال یا قابل بازیافت با aligning with principles of sustainable chemistry.

تحقیقات و روندهای اخیر

پیشرفت های اخیر در طراحی پله های کوپلیمر را مسدود کنید وت شبکه های یونی با اتصال متقاطع درب را برای بهبود عملکرد مکانیکی و ثبات بعدی باز کرده اند. در ضمن ، نانوکامپوزیتهای مبتنی بر PIL - جایی که نانوذرات در ماتریس یونی پلیمری تعبیه شده اند - از هدایت افزایش یافته ، مقاومت حرارتی و عملکرد.

محققان نیز در حال بررسی هستند مایعات یونی مبتنی بر زیستی برای سنتز PIL ها از مواد اولیه تجدید پذیر ، ترکیب نوآوری مواد با مسئولیت محیط زیست.

چالش ها و ملاحظات

علیرغم قول آنها ، چالش ها در سنتز در مقیاس بزرگ و کاهش هزینه PIL ها باقی مانده است. موضوعاتی از قبیل کارآیی پلیمریزاسیون ، تجارت تحرک یونی و شکنندگی مکانیکی در ساختارهای خاص هنوز هم نیاز به بهینه سازی دارند. با این حال ، تحقیقات مداوم و مهندسی مواد به طور پیوسته به این موانع پرداخته می شوند. $ $