水分子作为交联剂？！一步法制备超分子聚电解质多孔膜

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聚电解质多孔膜（PPM）既拥有传统高分子多孔膜的优良性质，又具有独特的电荷效应，在电子器件、吸附分离以及生物工程等领域中都具有良好前景。目前，嵌段共聚物在选择性溶剂中相分离和静电自组装是实验室、工业领域制备聚电解质多孔膜的通用方法。但是，这类合成方法相对繁琐，且PPM的交联结构会使其失去如动态、刺激响应以及自修复等性能。超分子聚电解质多孔膜兼具聚电解质多孔膜和超分子材料的优点，是一类全新的膜材料。但是，受限于传统聚电解质固有的水溶性及复杂的成键模式，通过传统聚电解质来制备SPPM仍然是一个巨大的挑战。

近日，南开大学王鸿研究员课题组提出了一种通过单组份聚离子液体（PIL）一步制备SPPM的通用方法（图1）。通过实验结果和理论模拟表明，SPPM能通过水分子相连接，是由氢键诱导的PIL极性链段和非极性链段之间的相分离形成的。通过对聚离子液体结构的合理设计（聚离子液体是由离子液体单体聚合生成的，在重复单元上具有阴、阳离子基团的一类离子液体聚合物，属于聚电解质的范畴），实现了SPPM孔结构（图2）和机械性能（图3）的宏观调控。

图1. SPPM的制备流程示意图

图2. 四种SPPM的截面SEM图像

图3 SPPM的拉伸应力-应变曲线。

研究发现，所制备的超分子多孔膜具有动态的热响应特征，可以根据热刺激来切换孔隙率（图4）。这在光学领域具有良好的应用前景。这种宏量制备超分子聚电解质多孔膜的方法结合聚离子液体结构的丰富多样性，对于发展多功能超分子聚电解质多孔膜具有重要的意义。

图4. 热刺激和浸水过程触发的孔结构的改变及可逆的光开关性能

原文链接：Y. Shao#, Y.-L. Wang#, X. Li, A. K. Kheirabad, Q. Zhao, J. Yuan, H. Wang*, Water can Crosslink a Single Poly(ionic liquid) into Porous Supramolecular Membranes, Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202002679.

https:/doi.org/10.1002/anie.202002679

王鸿研究员课题组长期致力于聚离子液体基功能材料的设计制备及应用。更多详情请查看：http://www.pil-materials.com

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