马里兰大学和伊利诺伊大学的研究人员为依赖金属-聚合物界面的产业取得了重大突破。他们开发了一种高浓度固体聚合物电解质，这是一种专为锂金属电池而设计的新创新，承诺提高安全性、稳定性和能量密度。这种新电解质是两种可混合聚合物的混合物，保持了出色的机械强度，同时抑制了锂树枝晶的生长。这一发展有可能彻底改变诸如汽车、海洋、建筑和航空等领域的耐久性和寿命，这些领域中金属/聚合物界面稳定性至关重要。
电解液新时代
研究小组的主要目标是克服现有液态和固体电解质的限制。虽然液态电解质具有低接触电阻，但存在安全风险，可能导致迅速降解。另一方面，固体电解质提供了很高的安全性，但通常具有较差的机械性能。新的聚合物电解质通过结合固体和液态电解质的优点来弥合差距。电解质设计基于聚氧化乙烯（PEO）和聚丙烯腈（PAN）的独特组合。这种双聚合物系统保持了较好的机械强度，有效地抑制了锂树枝晶的生长。锂金属电池中锂树枝晶的生长是一个常见问题，可能导致短路和电池寿命缩短。通过抑制生长，新电解质显著提高了电池的安全性和稳定性。
表面等离子体共振（SPR）光谱的作用
在一项相关研究中，科学家们调查了表面等离子体共振（SPR）光谱和循环伏安法在外部电极上研究苯胺电聚合过程的应用。该研究展示了实时监测电聚合过程的能力，提供了关于导电聚合物形成的宝贵信息。SPR反射动力学和伏安图被用来将聚苯胺/电解质界面的形貌进行相关。这种方法是表征和操纵电极-电解质界面的有效工具，对于理解金属/聚合物界面的稳定性至关重要。
基于聚四氟乙烯（PTFE）的金属/聚合物PTFE涂层：工业应用的解决方案
在另一个解决方案中，基于聚四氟乙烯（PTFE）的金属/聚合物涂层在工业、生物工程和生物力学应用方面表现出潜力。这些涂层以自润滑和耐化学性能而闻名，非常适用于滑动轴承和衬套。然而，纯PTFE容易发生高磨损率的问题。为解决这个问题，已经开发出增强PTFE基复合材料的机械强度和耐磨性的策略。利用纳米压痕法和摩擦机械测试评估这些涂层的机械性能，确保其适用于各种应用。开发高润滑性的基于金属/聚合物PTFE的涂层材料，提供了传统低摩擦金属材料的替代方案，进一步提高了工业建筑中金属/聚合物界面的耐用性和寿命。随着研究的进展，这些创新的潜力不断增长，从提高电池的安全性和稳定性到增加工业结构的耐久性。这些研究人员的工作不仅推动了材料科学的边界，也为更可持续、高效的未来铺平了道路。