中国科学家首次研制出尼龙固态电解质

尼龙是一种具有80多年历史的经典聚合物。其独特的酰胺键(肽键)使其具有高弹性，其丰富的氢键网络结构也使其具有一定的机械强度。尼龙在生活中最广为人知的应用是年轻女性喜爱的尼龙长袜。

最近，中国科学院青岛生物能源与工艺研究所首次成功研制出尼龙固体电解质。4月2日，崔光磊的研究团队的研究成果在《高级功能材料》在线发表。

“这项工作只是重新设计传统的经典聚合物尼龙6的结构，使其离子导电。”崔光磊说，他们用高浓度的锂盐溶液破坏了尼龙6中丰富的氢键网络，并将其再生为由阴离子-阳离子缔合桥接的交联结构。

据崔光磊介绍，经过近两年的努力，他的团队和合作者已经利用固态核磁共振、小角X射线散射、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱等手段，具体分析了尼龙6在高浓度锂盐溶液中的溶解机理和新再生尼龙基聚合物电解质的微观结构。

在该论文中，他们提出在稀溶液中很难发挥阳离子的路易斯酸性，因为阳离子通常具有完全的溶剂化结构，而阴离子参与高浓度盐溶液中阳离子的溶剂化组成，从而使得阳离子的路易斯酸性能够被有效地发挥。尼龙6的溶解是精确的，因为酰胺键中的酰基受到具有强路易斯酸性的阳离子的攻击，并且发生配位。另一方面，当阴离子与阳离子结合时，它们也通过弱氢键与胺基结合，从而形成交联网络结构。

此外，由于这种独特的结构，聚合物电解质表现出高粘弹性。然而，这种高粘弹性正是解决界面问题(层位移、位错等)所需要的。)介于固态电池和柔性设备之间。研究人员发现尼龙电解质具有良好的电化学性能，并以此为应用窗口，设计集成固体柔性电池，实现柔性电池的可穿戴功能。

崔光磊告诉《中国科学》，“我们的工作为传统聚合物的应用提供了新的思路。其他经典聚合物，如纤维素、木质素、壳聚糖等。也有望被绿色水溶液再生，从而使它们得到广泛应用。”

相关论文信息:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000347