開發出聚合物電解質，可使發電效率提高四倍

研究團隊提出了一種精確控制極性的設計策略，極性是摩擦能量收集材料的關鍵特性。這項研究的關鍵是使用聚合物電解質對極性方向進行結構調整，以提供增強的耐用性。

結論 發表 在雜誌上 先進材料。該團隊包括 Joo-Hyuck Lee 教授和 DGIST 能源科學與工程系的其他成員，並與國立技術學院 Kumo 的 Wonho Lee 團隊合作。

這種摩擦電能量收集技術通過摩擦產生電力，因其無需電池即可產生能量的能力而受到關注。然而，傳統的離子液體基材料由於洩漏、環境不穩定和耐久性有限等問題在商業化方面面臨挑戰。

為了克服這些限制，研究團隊開發了一種聚合物電解質，其中離子附著在聚合物鏈上，並提出了一種新的平台概念，可以使用這種材料在所需方向上精確控制摩擦電極性。這種方法不僅提高了生產率，而且還為材料設計提供了更大的靈活性。

研究團隊合成了一系列具有陽離子或陰離子特性的聚合物電解質，並比較了它們的性能。結果表明，陽離子聚合物P(MA-A^⁺₂₀)TFSI⁻的輸出電壓為 83 V，大約是傳統材料 (PMA) 的兩倍，而陰離子聚合物 P(SS⁻)₁₀)Na⁺達到34V，比傳統材料（PS）高四倍。這些實驗表明，可以根據聚合物結構調節摩擦電極性（正/負），並且可以通過控制離子組成比來進一步調節輸出特性。

此外，聚合物鏈內的離子錨定結構最大限度地減少了不必要的離子遷移引起的電荷損失，並提供了出色的熱穩定性，即使在 60°C 下也能保持穩定的性能一周以上。相比之下，傳統的聚合物-離子液體混合物（PMMA+10IL）在相同條件下表現出約27%的性能下降。該結果清楚地證明了聚合物電解質基材料的優越性。

DGIST 的 Joo-Hyuk Lee 教授表示：“這項研究不僅僅是提高性能，其重要意義在於它引入了通過聚合物結構設計控制摩擦電極性的新概念。我們預計這種方法將為下一代能量收集設備的開發提供新方向。”