聚離子液體的鏈動力學和電導率

聚物離子液體(PILs)因其高電荷密度和優(yōu)良穩(wěn)定性在能量存儲與膜分離中應用廣泛，但其離子電導率通常低于單體離子液體，且鏈長與玻璃化轉(zhuǎn)變的耦合效應使機制研究復雜化。

加州理工學院的王振剛團隊采用粗粒化分子動力學模擬，結(jié)合高斯核模型與電荷彌散靜電學，系統(tǒng)研究了鏈長與靜電關聯(lián)對聚離子液體鏈動力學和離子電導率的影響。

模擬發(fā)現(xiàn)，帶電系統(tǒng)仍遵循理想鏈統(tǒng)計行為，并呈現(xiàn)從Rouse-to-reptation的轉(zhuǎn)變，電荷僅輕微增加鏈剛度、減緩松弛并降低擴散系數(shù)。盡管聚陰離子擴散系數(shù)隨鏈長顯著下降，離子電導率卻基本保持不變。

通過Onsager系數(shù)分析，研究者將該現(xiàn)象歸因于鏈間關聯(lián)增強對擴散減慢的補償作用，且該機制在不帶電系統(tǒng)中依然存在，說明其源于體系不可壓縮性而非靜電作用。研究揭示了在非玻璃化體系中電荷傳輸與鏈松弛的本質(zhì)，為調(diào)控聚離子液體力學性能和電導率平衡提供了理論依據(jù)。

來源：J. Chem. Phys.