Российские ученые разработали новые материалы — ионогели

Специалисты Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН синтезировали и детально изучили новый класс квазитвердых материалов – ионогели. Эти композиты состоят из ионных жидкостей и природных глин (монтмориллонита, бентонита, галлуазита) и образуют губчатую структуру, в которой частицы глины покрыты тонким слоем ионной жидкости, формирующим проводящую сеть.

Как сообщает Информационное агентство ТАСС, ионогели объединяют ключевые преимущества жидкостей (высокая ионная проводимость) и твердых тел (механическая прочность, отсутствие текучести). По замыслу разработчиков, они могут заменить жидкие электролиты в литиевых и пост-литиевых батареях, повышая их безопасность (негорючесть), герметичность и устойчивость к нагреву. Благодаря эластичности и проводимости эти материалы перспективны также для создания гибких датчиков, носимой электроники и «умных» покрытий. Использование природных глин в сочетании с ионными жидкостями открывает путь к «зеленым» композитам для электрохимии.

В ходе работы ученые впервые исследовали влияние типа глины и аниона ионной жидкости на динамику заряда на границе раздела фаз. Методом диэлектрической спектроскопии установлено, что проводимость определяется не самой глиной, а подвижностью ионов в адсорбционных слоях на ее поверхности. Ионогели с гидрофильными анионами показали более высокую проводимость по сравнению с гидрофобными, а «рекордсменом» стал ацетат-ионогель, чья проводимость превысила показатель чистой ионной жидкости.

Полученные данные позволяют целенаправленно подбирать компоненты для создания ионогелей с заданными электрическими свойствами – от изоляторов до высокопроводящих сред, делится источник.

«Разработка ионогелей представляет собой один из важных шагов в области материаловедения для электрохимии. Создание безопасных, негорючих и термически устойчивых заменителей жидких электролитов может повысить надежность литиевых батарей, что особенно актуально для электромобилей и портативной электроники. Кроме того, возможность настраивать проводимость материала открывает широкие перспективы: от высокопроводящих сред для мощных батарей до изолирующих покрытий, что расширяет потенциальное применение таких композитов в гибкой электронике и сенсорике», — комментирует эксперт Среднерусского института управления – филиала РАНХиГС Сергей Федотов.