聚離子液體的鏈動(dòng)力學(xué)和電導(dǎo)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(chǔ)與膜分離中應(yīng)用廣泛，但其離子電導(dǎo)率通常低于單體離子液體，且鏈長(zhǎng)與玻璃化轉(zhuǎn)變的耦合效應(yīng)使機(jī)制研究復(fù)雜化。

加州理工學(xué)院的王振剛團(tuán)隊(duì)采用粗粒化分子動(dòng)力學(xué)模擬，結(jié)合高斯核模型與電荷彌散靜電學(xué)，系統(tǒng)研究了鏈長(zhǎng)與靜電關(guān)聯(lián)對(duì)聚離子液體鏈動(dòng)力學(xué)和離子電導(dǎo)率的影響。

模擬發(fā)現(xiàn)，帶電系統(tǒng)仍遵循理想鏈統(tǒng)計(jì)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(kuò)散系數(shù)。盡管聚陰離子擴(kuò)散系數(shù)隨鏈長(zhǎng)顯著下降，離子電導(dǎo)率卻基本保持不變。

通過(guò)Onsager系數(shù)分析，研究者將該現(xiàn)象歸因于鏈間關(guān)聯(lián)增強(qiáng)對(duì)擴(kuò)散減慢的補(bǔ)償作用，且該機(jī)制在不帶電系統(tǒng)中依然存在，說(shuō)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(xué)性能和電導(dǎo)率平衡提供了理論依據(jù)。

來(lái)源：J. Chem. Phys.