聚離子液體（Poly (ionic liquid) s，簡稱 PILs）是一類由離子液體單體聚合而成的功能性聚電解質材料，兼具離子液體本征的離子導電性、化學穩定性，以及聚合物優異的可加工性、機械可調性，是新一代電化學儲能、智能電子器件領域極具發展潛力的前沿材料。作為儲能材料使用時，聚離子液體的核心功能優勢在于可實現離子的高效極化與定向鎖定：聚離子液體分子結構中的陽離子 - 陰離子對，可通過極性 - 偶極相互作用在聚合物側鏈上實現精準定位，為可逆電荷存儲提供了穩定的結構基礎。
針對這一長期存在的技術痛點，美國克萊姆森大學 Marek W. Urban 教授團隊開創性提出了一種基于精準側鏈結構設計的全新策略，成功實現了聚離子液體的高效 “離子鎖定” 儲能，并基于該材料的獨特電學特性構建了多值邏輯電路，為 聚離子液體的多功能化應用開辟了全新路徑。
該團隊通過分子層面的精準設計，系統調控聚離子液體分子中脂肪族間隔物（S）與疏水尾部（T）的長度比例，合成了一系列結構可控、性能可調的功能化聚離子液體材料，其中以 p (S6T1) 為代表的聚合物體系，展現出了遠超傳統材料的離子鎖定儲能性能。在該材料體系中，分子側鏈的精準結構設計為離子對構建了專屬的限域定位位點：在外加電場作用下，聚離子液體中的陽離子 - 陰離子對可發生高效、定向極化，同時被精準固定在脂肪族側鏈的限域空間內，從根本上解決了傳統聚離子液體極化離子對快速復合、無法穩定維持非平衡態的核心痛點。
該研究工作不僅突破了傳統聚離子液體儲能材料的長期技術瓶頸，更確立了通過分子構筑塊精準設計，調控聚離子液體電學性能、實現多功能電學響應的通用原則。這一成果不僅為長周期儲能器件、柔性電子器件、可再生能源配套儲能系統的研發提供了全新的材料體系，更推動了聚離子液體材料在新一代智能傳感、低功耗邏輯芯片、先進電化學儲能等前沿領域的產業化發展進程，為高分子儲能材料的定向分子設計與多功能化應用提供了重要的理論參考與實踐范本。
來源：Angew. Chem. Int. Ed.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.7512063
