離子液體助力提升PEDOT:PSS 的電子器件的性能

2024-08-26 13:11:37 sh默尼 66

PEDOT:PSS由兩種主要成分組成: PEDOT具有電子導電性，而 PSS 則是一種聚電解質具有穩定性和水溶性。單獨使用時，PEDOT 通常不溶于大多數溶劑，在加工過程中會遇到困難。然而，當 PEDOT 與 PSS 結合時，就會產生一種穩定的化合物，可有效地分散于水和某些極性有機溶劑中。由于 PEDOT:PSS 具有出色的溶解性，因此只要具備適當的流變屬性，就能通過旋涂、噴墨打印或絲網印刷等各種基于溶液的技術制作出一致、均勻的導電薄膜。因此，PEDOT:PSS 已廣泛應用于能源轉換和存儲、傳感器和生物電子學等領域。然而，未經處理的PEDOT:PSS 薄膜表現出不合格的導電性(小于 1 S cm^-1)，原因是其核(PEDOT)殼(PSS)結構導致缺乏明確且不間斷的電荷傳輸通道，商業懸浮液中存在過量的絕緣 PSS(PEDOT/PSS 比約為 1:2。因此，作為導電聚合物內部的電荷載流子，原始 PEDOT:PSS 中的極子(一種與晶格畸變相關的自由基離子)和雙極子的濃度較低，而且是局部的。有必要進行二次摻雜或使用導電增強劑，以便在聚合物鏈中引入更多的自由移動電荷載流子，從而提高導電率。PEDOT:PSS 是否適用于各種可拉伸電子配方取決于其機械性能，然而，由于PEDOT 和 PEDOT:PSS 固有的剛性共結構(至少在原始狀態下是如此)它們在任何情況下都是脆性的，因而不具備可拉伸性。通過在 PEDOT 和 PSS 段之間生成柔性域并促使聚合物鏈排列，幾種添加劑能夠使 PEDOT:PSS 更具延展性，從而有助于減小拉伸過程中的應力，最終提高材料的拉伸性。此外，PEDOT:PSS 的導電性和拉伸性之間通常存在權衡，因為要提高 PEDOT:PSS 的導電性，通常需要創建更密集和相互連接的結構，這可能會限制其拉伸而不斷裂的能力。

值得注意的是，作為導電增強劑和增塑劑，離子液體具有催化 PEDOT:PSS 結構重組的能力，同時還能在更大范圍內促進有序晶體和導電網絡的形成。離子液體有別于其他添加劑的一個顯著特點是它們能夠協調 PEDOT:PSS 的多種屬性，包括導電性、可變形性和可印刷性。PEDOT:PSS/復合材料的性能得到了提升，因此在生物電子學的各個領域都得到了廣泛應用，包括 TEGOECT、生物電位記錄電極，甚至作為電池的粘合劑。然而，雖然已經取得了長足的進步但一些關鍵性的挑戰仍然擺在眼前，因此有必要在未來集中精力，充分發揮依賴于PEDOT:PSS/離子液體復合材料的個性化生物電子設備的潛力。

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