Percolated morphologies of branched-star poly(ionic liquid)s

支化星型聚离子液体的渗透形貌

基本信息

  • 批准号:
    2001968
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PART 1. NON-TECHNICAL SUMMARYThis project will consider a class of complex molecularly branched ionic polymers with various chemical compositions, morphologies and tunable physical properties in order to understand composition-structure-property relationships and enhance ion-group mobility. These novel ion-containing polymeric materials will be synthesized to contain a high concentration of well-ordered charged groups. They will be processed into continuous morphologies and investigated by various advanced techniques. This approach will provide an organized material platform with potentially high and controlled ionic transport, as well as liquid electrolytes with low temperature and mechanical stability. Such organized multi-functional polymeric materials with controlled continuous morphologies are important for prospective novel solid polyelectrolyte media. These could offer potential for new lightweight, robust, temperature-stable, and safe batteries to replace current liquid-based batteries. This research will be integrated with a multifaceted educational program for graduate and undergraduate students, as well as outreach to high school students and the general public to cultivate their interest in nanomaterials and more broadly STEM careers. PART 2. TECHNICAL SUMMARYThis project will consider newly synthesized branched poly(ionic liquid)s with different functional cores, ion species, and degrees of ionization. The PI's group will explore different chemical architectures to promote various micellar morphologies and their assembly into continuous percolated networks across multiple spatial scales starting from individual macromolecules and extending to the formation of long-range interconnected anisotropic core-shell morphologies. The project is focused on understanding the role of highly asymmetric compositions of new multicomponent branched ion-containing polymers. These will be tailored to yield continuous domain morphologies via emergence of long-range and network organization such as expanded interconnected cylindrical and nanotubular micelles. The general hypothesis of the proposed research is that branched macromolecular architectures with multiple functionalities can be leveraged to mediate the organization of poly(ionic liquid)s and guide their assembly into predictable, percolated morphologies of interconnected domains that are distinct from those normally encountered in discrete nanostructures. The experimental plan will enable a systematic and predictive understanding of component-structure-property relationships for these complex materials. .This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
第 1 部分:非技术性摘要该项目将考虑一类具有各种化学组成、形态和可调物理性质的复杂分子支化离子聚合物,以了解组成-结构-性质关系并增强离子基团迁移率。 这些新型含离子聚合物材料将被合成为含有高浓度的有序带电基团。 它们将被加工成连续的形态并通过各种先进技术进行研究。 这种方法将提供一个有组织的材料平台,具有潜在的高且受控的离子传输,以及具有低温和机械稳定性的液体电解质。 这种具有受控连续形态的有序多功能聚合物材料对于未来的新型固体聚电解质介质非常重要。 这些可以为新型轻质、坚固、温度稳定且安全的电池提供潜力,以取代当前的液体电池。 这项研究将与面向研究生和本科生的多方面教育计划相结合,并面向高中生和公众进行宣传,以培养他们对纳米材料和更广泛的 STEM 职业的兴趣。 第 2 部分:技术摘要该项目将考虑新合成的具有不同功能核心、离子种类和电离度的支化聚(离子液体)。 PI 的团队将探索不同的化学结构,以促进各种胶束形态及其组装成跨多个空间尺度的连续渗透网络,从单个大分子开始,延伸到形成远程互连的各向异性核壳形态。 该项目的重点是了解新型多组分支化含离子聚合物的高度不对称组合物的作用。 这些将被定制以通过出现长程和网络组织(例如扩展的互连圆柱形和纳米管胶束)来产生连续的域形态。 所提出的研究的一般假设是,具有多种功能的支化大分子结构可用于介导聚(离子液体)的组织,并引导它们组装成可预测的、渗透的互连域形态,这些形态与离散结构中通常遇到的形态不同。纳米结构。 该实验计划将使人们能够系统地、预测性地了解这些复杂材料的成分-结构-性能关系。 该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Weakly Ionically Bound Thermosensitive Hyperbranched Polymers
弱离子键热敏超支化聚合物
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.0c03487
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Lee, Hansol;Stryutsky, Alexandr;Mahmood, Akhlak;Singh, Abhishek;Shevchenko, Valery V.;Yingling, Yaroslava G.;Tsukruk, Vladimir V.
  • 通讯作者:
    Tsukruk, Vladimir V.
Ultra-efficient polymer binder for silicon anode in high-capacity lithium-ion batteries
用于高容量锂离子电池硅负极的超高效聚合物粘合剂
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2020.104804
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Shilun Gao;F. Sun;Ale;er B. Brady;er;Yiyang Pan;Andrew Erwin;D;an Yang;an;V. Tsukruk;A. Stack;Tomonori Saito;Huabin Yang;P. Cao
  • 通讯作者:
    P. Cao
Flexible Sustained Ionogels with Ionic Hyperbranched Polymers for Enhanced Ion-Conduction and Energy Storage
具有离子超支化聚合物的柔性持续离子凝胶,用于增强离子传导和能量存储
  • DOI:
    10.1021/acsami.2c04502
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Flouda, Paraskevi;Bukharina, Daria;Pierce, Kellina J.;Stryutsky, Alexandr V.;Shevchenko, Valery V.;Tsukruk, Vladimir V.
  • 通讯作者:
    Tsukruk, Vladimir V.
Adhesive Polymers as Efficient Binders for High-Capacity Silicon Electrodes
  • DOI:
    10.1021/acsaem.9b02420
  • 发表时间:
    2020-03-26
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Yiyang Pan;Sirui Ge;Z. Rashid;Shilun Gao;Andrew Erwin;V. Tsukruk;K. Vogiatzis;A. Sokolov;H
  • 通讯作者:
    H
Reconfiguration of Langmuir Monolayers of Thermo-Responsive Branched Ionic Polymers with LCST Transition
具有 LCST 转变的热响应支化离子聚合物 Langmuir 单分子层的重构
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.2c01940
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Flouda, Paraskevi;Stryutsky, Alexandr V.;Buxton, Madeline L.;Adstedt, Katarina M.;Bukharina, Daria;Shevchenko, Valery V.;Tsukruk, Vladimir V.
  • 通讯作者:
    Tsukruk, Vladimir V.
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