蘇州納米所致力于多尺度復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)的新型電化學致動器,并取得了系列特色研究成果。

    離子聚合物-金屬復合材料（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)的離子感應電致動智能材料，因致動電壓低、變形大、柔性、可控性好等特點，使其成為輕質(zhì)仿生系統(tǒng)首選，具有重要科學研究意義和應用價值。由于其致動機制主要源自于內(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、應變阻力和應變速率低等關(guān)鍵問題。

    為提高離子感應致動能力和工作穩(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)的新型電化學致動器；提出并揭示非水、非金屬電化學驅(qū)動體系中電極界面強化儲能及電機械耦合轉(zhuǎn)換機制，實現(xiàn)低壓下離子的快速輸運和高效電致伸縮，獲得空氣中兼具有高頻電響應和穩(wěn)定大變形能力的先進復合材料，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)合離子感應柔性電致動國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，對碳基尤其是石墨烯和碳納米管致動電極新材料、結(jié)構(gòu)性能關(guān)鍵因素、以及對未來基礎(chǔ)應用發(fā)展做了全面的理論實驗分析和展望，并于近期在《先進材料》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基金面上項目、科技部重大科學研究計劃以及江蘇省自然科學杰出青年基金的大力支持。