通過調節聚合物網絡和離子液體的極性微調離子凝膠的下臨界溶解溫度
前言：離子液體 (IL) 是室溫熔鹽，由于其吸引人的特性（例如不揮發性、可調極性、寬液體溫度範圍和強溶劑化能力）而備受關注，由于這些衆所周知的特性，尤其是寬的電化學視窗和良好的離子電導率，結合熱穩定性和化學穩定性，離子液體作為具有良好電化學性能的理想電解質得到了廣泛應用。
根據固體狀 3D 網絡的性質，離子凝膠可分為三類，分别是有機、無機和有機-無機雜化。有機離子凝膠可以使用低分子量凝膠劑或直接将聚合物溶解在離子液體中制造，“巴基”凝膠和二氧化矽基離子凝膠是典型的無機離子凝膠。
有機-無機雜化是指用無機物增強的聚合物離子凝膠填料，作為一種制備具有所需機械阻力的離子凝膠基質的簡便政策，交聯聚合物形成的有機 3D 網絡通常被采用并得到廣泛研究，聚合離子凝膠可分為實體凝膠和化學凝膠，對于實體交聯的離子凝膠，特定官能團的存在是先決條件。
雙（三氟甲基磺酰基）亞胺/聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）（[EMIM][TFSI]/PVDF-HFP）離子凝膠系統，PVDF微晶作為實體交聯位點，提供機械強度相反，化學交聯是一種普遍存在的政策，因為離子凝膠可以通過在離子液體中聚合目标單體來直接制造。
IL 和 3D 網絡的組合，納米級組裝可能會影響離子凝膠的特性，在一些聚合物離子凝膠中，僅觀察到一個玻璃化轉變（低于純離子液體的 Tg 且高于純聚合物的 Tg），表明離子凝膠的相容系統，離子液體和聚合物網絡之間的混溶性直接決定有機離子凝膠的性質。
離子液體與聚合物之間的互溶性并非一成不變，在某些系統中，聚合物在離子液體中的溶解度可以對外部刺激做出反應，例如光照、熱量和某些化學品。
聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）在水溶液中，表現出較低的臨界溶解溫度（LCST）或較高的臨界溶解溫度（UCST）相行為，聚合物/ ILs系統表現出更加多樣化和複雜的LCST和UCST相行為。
為了從更深層次的角度了解這種相行為，系統地研究了離子液體和單體對離子凝膠 LCST 相變的結構影響，分析了LCST相行為的機理，提出了離子凝膠LCST相行為的先決條件。
聚合物與離子液體之間的氫鍵，如何影響離子凝膠的LCST，通過改變混合物中兩種結構相似的離子液體的混合比例，離子凝膠的 LCST 可以在很寬的溫度範圍内進行調節，類似于聚合物/ILs 系統中分子量對 LCST 的影響，離子凝膠的 LCST 随着單體聚合度的增加而降低。利用這一特性，使用光掩模制備具有所需圖案的熱響應離子凝膠。
将丙烯酸丁酯（單體）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA，交聯劑）和二乙氧基苯乙酮（DEOP，光引發劑）溶解在離子液體中，然後攪拌10分鐘直至獲得完全透明的溶液，聚合由紫外線照射引發，溶液在紫外線（365 nm，800 mW/cm2）下固化10分鐘。
使用拉力機實作了離子凝膠的機械表征，将樣品切成啞鈴形，啞鈴形樣品的兩端用固定的下夾具連接配接到夾具上，在室溫下，通過稱重傳感器以 20 mm/min 的恒定速度拉動上夾具，記錄應力-應變曲線，并進一步分析實驗資料，通過從應力-應變曲線檢測到的應變比的 0-10% 的平均斜率來确定離子凝膠的模量。
離子凝膠的 LCST 是通過使用動态光散射（Litesizer™ 500；Anton Paar，Graz，Austria）的光學透射率測量來确定的。100% 的透光率表示離子凝膠均勻性，透光率降低表明離子凝膠經曆了 LCST 相分離，将 LCST 定義為透光率降至 80% 時的溫度。
使用熱重分析儀 (TGA)（Q500；TA Instruments，New Castle，DE）和差示掃描量熱儀 (DSC)（Q2000；TA Instruments）以 10 °C/min 的加熱速率進行熱分析。
離子凝膠的制備及LCST相行為，離子凝膠是通過使用 EGDMA 和 DEOP 作為交聯劑和光引發劑在 IL 中對丙烯酸酯單體進行原位光誘導聚合來制造的，由于聚丙烯酸酯具有良好的機械阻力和粘附性，通常用于制備功能性彈性體基質。
總結：為了從根本上了解這種相行為的機制，系統地研究了聚合物和離子液體的結構對離子凝膠 LCST 的影響，相圖顯示了離子凝膠的相容性
由不同的丙烯酸酯單體和離子液體組成，當聚丙烯酸酯上的烷基側鍊長度小于3時，所制備的離子凝膠是相容的，這是由于非極性區域（短側鍊長度）對聚合物施加的疏溶劑作用較差。
對于某些離子液體，離子凝膠中聚合物網絡和離子液體之間的混溶性随着增加聚合物網絡中的正烷基側鍊長度（非極性域），這是由于增強的疏溶劑效應。
