[01346436]超吸水材料和凝胶电解质研究

超吸水材料是一类轻度交联且含强亲水性基团的水溶胀性高聚物，它能吸收自重数百至数千倍的液体，吸收的液体在加压下不释放或释放很少，具有良好吸水保水性能，在生理卫生用品、农林业、电化学器件、吸附释放材料、智能材料等方面具有良好的应用前景。以超吸水树脂为载体，通过接枝改性等物理化学处理，吸收适当溶剂和导电介质，可形成一类性能优良的新型凝胶电解质，新型凝胶电解质在太阳能电池、锂电池、燃料电池、超级电容器等电化学器件中有良好的开发应用前景。本项目开展超吸水材料和新型凝胶电解质的设计合成、性能改进、结构表征和新材料开发，属新材料领域的应用基础研究。本项目主要研究包括：①提出超细改性矿物粉体与有机树脂复合制备超吸水复合材料新思路，阐明其形成机理和结构模型，为提高超吸水材料性能降低成本奠定基础；②建立超吸水材料的研究方法，揭示材料组成—结构—合成—性能之间的系统关系；③研制一系列性能好成本低的矿物粉体/有机树脂超吸水复合材料，其中聚丙烯酰胺系复合材料的吸水率接近4000倍，目前仍是国际最高水平；④以超吸水树脂为基体，研制一系列新型凝胶电解质，开拓超吸水材料又一新的重要应用领域；⑤提出热塑性热固性凝胶电解质新概念，应用于染料敏化太阳能电池，获得光电转化效率超过7％的国际先进水平；⑥以超吸水树脂为基体，开发超孔水凝胶、互穿网络水凝胶、导电性水凝胶、光催化水凝胶、LbL多层膜自组装等一系列先进材料，拓展超吸水材料和水凝胶的应用领域。上述研究解决了超吸水材料和新型凝胶电解质的设计思路、合成制备、性能改进、器件组装和新材料开发等关键科学问题，为其性能的提高、成本的降低、应用的拓展等奠定了坚实的基础，促进超吸水材料和凝胶电解质等功能软材料的开发应用，这对功能高分子和胶体学等相关研究也有重要的参考价值。本项目已在Adv.Mater.，Adv.Funct.Mater.，Langmuir等刊物发表论文90多篇，被国内外正面引用600多次，单篇最高引用100次，已申请发明专利9项，有关研究在国内外相关领域有重要影响。