Сотрудники Института химии растворов им Г.А. Крестова РАН (Нижний Новгород) разработали и подробно изучили новые квази-твёрдые материалы — ионогели, состоящие из ионных жидкостей и природных глин (монтмориллонит, бентонит, галлуазит). Они представляют собой губчатую структуру, в которой частицы глины покрыты тонким слоем ионной жидкости и образуют проводящую сеть.
Впервые исследовано, как тип аниона в составе ионной жидкости и тип глины влияют на динамику заряда на границе раздела фаз «жидкость-твердое тело». С помощью диэлектрической спектроскопии ученые выявили, что проводимость зависит не от самой глины, а от подвижности ионов в адсорбционных слоях на её поверхности.
Установлено, что ионогели с гидрофильными анионами (например, ацетат) показали более высокую проводимость, чем с гидрофобными. При этом «рекордсменом» стал ацетат-ионогель, чья проводимость оказалась выше, чем у чистой ионной жидкости.
Работа имеет важное значение для создания нового поколения твердотельных электролитов и функциональных материалов. Ионогели сочетают в себе преимущества жидкостей (высокая ионная проводимость) и твёрдых тел (механическая прочность, отсутствие текучести). Ионогели могут заменить жидкие электролиты в литиевых и пост-литиевых батареях, делая их более безопасными (негорючими), герметичными и устойчивыми к нагреву.
Благодаря своей эластичности и проводимости, такие материалы подходят для создания гибких датчиков, носимой электроники и «умных» покрытий. Понимание роли аниона и типа глины позволит исследователям целенаправленно подбирать компоненты для создания ионогелей с заданной проводимостью — от изоляторов до высокопроводящих сред.
Использование природных глин (дешевых и экологичных материалов) в сочетании с ионными жидкостями открывает путь к созданию «зелёных» композитов для электрохимии.
Результаты опубликованы в Journal of Molecular Liquids. Исследования проводятся в рамках Госзадания.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.