基于甲壳素纳米晶与PEDOT纳米复合材料的环保型导电材料在超级电容器中的应用研究

这篇研究通过末端功能化聚醚酰亚胺(PEI)构建π-共轭苯乙炔基团的多重交联网络，创新性地实现了玻璃化转变温度(Tg=242°C)提升与带隙拓宽的双重效应。该材料在150°C下展现573.8 MV m?1的击穿强度(Eb)，泄漏电流降低两个数量级，能量密度达4.3 J cm?3（效率η>90%），为高温电容材料提供了原子尺度电子结构调控的新范式。

　　

亮点

这项研究通过分子设计将苯乙炔基团共价整合到PEI链端，构建了具有革命性多维交联网络的聚合物体系。密度泛函理论计算揭示：π-共轭三键使带隙比传统PEI拓宽0.6 eV，在导带下方形成深层电荷陷阱，犹如构筑了"电子减速带"，显著抑制载流子注入动力学。

制备与结构表征

c-PEI-x的分子结构如同精密组装的纳米积木——酰胺基团作为连接节点，芳香环构成导电骨架，而PEPA中的炔键则像"分子订书机"实现链间交联。傅里叶变换红外光谱(FTIR)在2230 cm^?1处捕捉到炔烃特征峰，X射线衍射(XRD)显示交联使结晶度提升37%，这些结构特征共同造就了材料卓越的热-电稳定性。

结论

本研究开创性地证明：通过协同共价交联和超分子作用构建的层级网络，既能像"温度防火墙"般提升T_g，又可作为"电荷迷宫"通过深陷阱(0.6 eV)实现载流子局域化。这种全聚合物策略突破了填料依赖型设计的局限，为极端环境电容材料开发提供了新思路。