蘇州納米所致力于多尺度復(fù)合功能智能材料研究

【摘要】蘇州納米所陳韋研究員課題組近年來致力于多尺度復(fù)合功能智能材料研究，主要發(fā)展了基于碳管和石墨烯三維多孔柔性電極與離子液體電解質(zhì)層互嵌結(jié)構(gòu)的新型電化學(xué)致動(dòng)器,并取得了系列特色研究成果。

    離子聚合物-金屬復(fù)合材料（Ionic polymer-metal composites, IPMC）是一種由金屬電極和離子聚合物構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)的離子感應(yīng)電致動(dòng)智能材料，因致動(dòng)電壓低、變形大、柔性、可控性好等特點(diǎn)，使其成為輕質(zhì)仿生系統(tǒng)首選，具有重要科學(xué)研究意義和應(yīng)用價(jià)值。由于其致動(dòng)機(jī)制主要源自于內(nèi)部離子在電場下的遷移溶脹，目前仍存在著來自電極材料以及水合化離子等帶來的變形松弛、應(yīng)變阻力和應(yīng)變速率低等關(guān)鍵問題。

    為提高離子感應(yīng)致動(dòng)能力和工作穩(wěn)定性，蘇州納米所陳韋研究員課題組近年來致力于多尺度復(fù)合功能智能材料研究，主要發(fā)展了基于碳管和石墨烯三維多孔柔性電極與離子液體電解質(zhì)層互嵌結(jié)構(gòu)的新型電化學(xué)致動(dòng)器；提出并揭示非水、非金屬電化學(xué)驅(qū)動(dòng)體系中電極界面強(qiáng)化儲(chǔ)能及電機(jī)械耦合轉(zhuǎn)換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)低壓下離子的快速輸運(yùn)和高效電致伸縮，獲得空氣中兼具有高頻電響應(yīng)和穩(wěn)定大變形能力的先進(jìn)復(fù)合材料，并取得了系列特色研究成果。2010-2013年間，該方向研究成果先后在國際材料類學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表（Adv. Mater., 2010, 22, 3745；Adv. Mater., 2012, 24, 4317；Adv. Mater.,2013, 25, 1270；ACS NANO, 2010,4,1042；ACS NANO, 2010, 4, 3498；Chem. Comm., 2012, 48, 3978），并得到國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。

    最近，該課題組結(jié)合離子感應(yīng)柔性電致動(dòng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)碳基尤其是石墨烯和碳納米管致動(dòng)電極新材料、結(jié)構(gòu)性能關(guān)鍵因素、以及對(duì)未來基礎(chǔ)應(yīng)用發(fā)展做了全面的理論實(shí)驗(yàn)分析和展望，并于近期在《先進(jìn)材料》上發(fā)表該綜述文章（Adv. Mater.，2014，26，1025）。 

　　上述工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、科技部重大科學(xué)研究計(jì)劃以及江蘇省自然科學(xué)杰出青年基金的大力支持。