Ionic transport and mechanical properties of slide-ring gel swollen with Mg-ion electrolytes
Ionic transport and mechanical properties of slide-ring gel swollen with Mg-ion electrolytes
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镁离子电解质溶胀滑环凝胶的离子输运和力学性能
DOI：
10.1007/s11581-019-03179-y
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
2.8
通讯作者：
Kohzo Ito
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Haruka Nishino;Chang Liu;Shinji Kanehash;Koichi Mayumi;Yoichi Tominaga;Takeshi Shimomura;Kohzo Ito
我们将滑环（SR）凝胶应用于Mg 2+离子凝胶电解质，并阐明了电和机械性能，以实现具有足够的机械强度和高离子电导率的Mg 2+离子凝胶电解质。SR凝胶由聚轮烷制成，其结构由环状分子、α-环糊精（CD）、轴向聚合物链、聚乙二醇（PEG）和二乙烯基砜交联组成。纯甘醇二甲醚和四甘醇二甲醚（四甘醇二甲醚：G4）溶解Mg 2+离子没有能力溶胀SR凝胶，而二甘醇二甲醚（二甘醇二甲醚：G2）和三甘醇二甲醚（三甘醇二甲醚：G3）溶解Mg 2+离子能够溶胀SR凝胶。溶胀行为强烈依赖于与甘醇二甲醚络合的Mg 2+离子与基于PEG的羟丙基PR（HyPR）网络的醚氧之间的相互作用。经G3溶液溶胀的SR凝胶拉伸伸长率可达300%，表现出高延展性的独特性质。用溶解Mg 2+离子的G3溶胀的SR凝胶的离子电导率在室温下为1.73 mS cm− 1，其近似满足Vogel-Tamman-Fulcher（VTF）依赖性，摩尔电导率为溶解Mg 2+离子的原始G3溶液的摩尔电导率的67%。
We applied a slide-ring (SR) gel to a Mg2+ion gel electrolyte and clarified the electrical and mechanical properties in order to achieve a Mg2+ion gel electrolyte with both sufficient mechanical strength and high ionic conductivity. The SR gel is made from polyrotaxane, which has a structure that consists of cyclic molecules, α-cyclodextrins (CDs), threaded by an axial polymer chain, polyethylene glycol (PEG), and cross-linked by divinyl sulfone. Pure glymes and tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraglyme: G4) dissolving Mg2+ions had no ability to swell the SR gel, whereas diethylene glycol dimethyl ether (diglyme: G2) and triethylene glycol dimethyl ether (triglyme: G3) dissolving Mg2+ions were able to swell the SR gel. The swelling behavior was strongly dependent on the interaction between Mg2+ions complexed with glymes and ether oxygens of a PEG-based hydroxypropyl PR (HyPR) network. Upon tensile elongation, SR gel swollen with G3 solution dissolving Mg2+ions could be extended by 300%, which indicated the unique property of high ductility. The ionic conductivity of SR gel swollen with G3 dissolving Mg2+ions, which approximately satisfied a Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) dependence, was 1.73 mS cm−1at room temperature, and the molar conductivity was 67% of that for a pristine G3 solution dissolving Mg2+ions.
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