近日，我校材料学院江莞、王连军教授团队在n型离子热电凝胶材料领域取得重要进展。相关成果发表在《Science Advance》期刊上，材料学院2019级博士生赵伟为第一作者，江莞教授、王连军教授与德国卡尔斯鲁厄理工学院张骐昊博士为论文共同通讯作者。

由索雷特（Soret）效应驱动的离子热电材料因其巨大的热电势而在低品位热能采集和高灵敏度传感器等领域受到越来越多的关注，然而n型离子凝胶的发展却相对滞后。针对目前n型对应组分的缺失以及对自愈合、可回收等功能性离子凝胶的需求问题，团队利用金属配位和离子缔合协同作用实现了快速自愈合、可回收的高性能n型PEO基离子热电凝胶。

该工作首先利用金属锂盐与PEO醚氧链段间的强配位作用，以及BF4-与Li+之间的离子协同作用获得以阴离子迁移占主导的n型离子凝胶。分子动力学模拟分析了离子配位情况，同时发现阴离子扩散系数和伊士曼熵大于阳离子的，有利于n型热电性能的优化。由于体系中大量Li-O配位键和氢键动态物理交联作用的存在，PEO基离子凝胶表现出良好的粘附性和机械性能，并能够进行快速自愈合。此外，由于非共价键作用，该凝胶可以被回收重复利用，这为解决当前电子废料问题提供了一个经济实用的策略。基于以上设计，所制备的材料在目前n型离子热电凝胶中具有优异的综合性能。

 图1具有金属配位和离子选择性结合的n型PEO基热电离子凝胶的设计原理及分子动力学模拟结果

图2 PEO/LiTFSI/EmimBF4离子凝胶的多功能性 

该研究工作利用金属离子配位和离子选择性缔合作用，制备了高性能的自愈合、可回收的n型离子热电凝胶，并通过理论计算结合实验分析揭示其内部相互作用机制，这为设计用于低品位热量收集、可穿戴器件、热流传感领域的巨热电势凝胶材料提供一种可行的思路。

该研究得到了上海市教委重大项目、上海市科学技术委员会等项目的资助。