تطويع التفاعلات بين الجزيئية نحو هلامات أيونية كهروحرارية عالية الأداء عند رطوبة منخفضة

يحظى تطوير المواد الكهروحرارية الأيونية (iTE) باهتمام هائل لتحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة نظراً لمعامل سيبك الأيوني (Si ) الهائل، لكن لا تزال هناك تحديات تتمثل في انخفاض Si نسبياً عند الرطوبة المنخفضة، وضعف قابلية التمدد، والغموض في آلية التفاعل داخل الهلامات الأيونية. في هذه الدراسة، تم الإبلاغ عن هلام أيوني مبتكر يتكون من polyethylene oxide (PEO)، وpolyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide (P123)، و1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (Emim:OAC). من خلال التصميم الدقيق للتفاعلات بين الأيونات والبوليمرات، يتم تقييد هجرة الأنيونات نتيجة لارتباطها القوي بمجموعات الهيدروكسيل في البوليمرات، بينما يتم تسهيل انتقال الكاتيونات عبر الحركات القطاعية الناتجة عن زيادة المناطق غير المتبلورة، مما يؤدي إلى زيادة الفارق في الانتشار بين الكاتيونات والأنيونات. علاوة على ذلك، يمكن للتأثير الملدّن لـ P123 وEmim:OAC زيادة الاستطالة عند الكسر. ونتيجة لذلك، يُظهر الهلام الأيوني خصائص ممتازة تشمل Si مرتفعاً (18 mV K-1 عند رطوبة نسبية تبلغ 60%)، وموصلية أيونية جيدة (1.1 mS cm-1 )، وقابلية تمدد فائقة (787%)، وثباتاً عالياً (احتفاظ بأكثر من 80% بعد 600 h). تُظهر هذه النتائج استراتيجية واعدة للحصول على مواد iTE متعددة الوظائف من خلال هندسة التفاعلات بين الجزيئية، وتُبرز الإمكانات الكبيرة للهلامات الأيونية في حصاد الحرارة منخفضة الدرجة في بيئات الرطوبة المريحة للإنسان.