离子液体助力提升PEDOT:PSS 的电子器件的性能

2024-08-26 13:11:37 sh默尼 7
PEDOT:PSS由两种主要成分组成: PEDOT具有电子导电性，而 PSS 则是一种聚电解质具有稳定性和水溶性。单独使用时，PEDOT 通常不溶于大多数溶剂，在加工过程中会遇到困难。然而，当 PEDOT 与 PSS 结合时，就会产生一种稳定的化合物，可有效地分散于水和某些极性有机溶剂中。由于 PEDOT:PSS 具有出色的溶解性，因此只要具备适当的流变属性，就能通过旋涂、喷墨打印或丝网印刷等各种基于溶液的技术制作出一致、均匀的导电薄膜。因此，PEDOT:PSS 已广泛应用于能源转换和存储、传感器和生物电子学等领域。然而，未经处理的PEDOT:PSS 薄膜表现出不合格的导电性(小于 1 S cm-1)，原因是其核(PEDOT)壳(PSS)结构导致缺乏明确且不间断的电荷传输通道，商业悬浮液中存在过量的绝缘 PSS(PEDOT/PSS 比约为 1:2。因此，作为导电聚合物内部的电荷载流子，原始 PEDOT:PSS 中的极子(一种与晶格畸变相关的自由基离子)和双极子的浓度较低，而且是局部的。有必要进行二次掺杂或使用导电增强剂，以便在聚合物链中引入更多的自由移动电荷载流子，从而提高导电率。PEDOT:PSS 是否适用于各种可拉伸电子配方取决于其机械性能，然而，由于PEDOT 和 PEDOT:PSS 固有的刚性共结构(至少在原始状态下是如此)它们在任何情况下都是脆性的，因而不具备可拉伸性。通过在 PEDOT 和 PSS 段之间生成柔性域并促使聚合物链排列，几种添加剂能够使 PEDOT:PSS 更具延展性，从而有助于减小拉伸过程中的应力，最终提高材料的拉伸性。此外，PEDOT:PSS 的导电性和拉伸性之间通常存在权衡，因为要提高 PEDOT:PSS 的导电性，通常需要创建更密集和相互连接的结构，这可能会限制其拉伸而不断裂的能力。


值得注意的是，作为导电增强剂和增塑剂，离子液体具有催化 PEDOT:PSS 结构重组的能力，同时还能在更大范围内促进有序晶体和导电网络的形成。离子液体有别于其他添加剂的一个显著特点是它们能够协调 PEDOT:PSS 的多种属性，包括导电性、可变形性和可印刷性。PEDOT:PSS/复合材料的性能得到了提升，因此在生物电子学的各个领域都得到了广泛应用，包括 TEGOECT、生物电位记录电极，甚至作为电池的粘合剂。然而，虽然已经取得了长足的进步但一些关键性的挑战仍然摆在眼前，因此有必要在未来集中精力，充分发挥依赖于PEDOT:PSS/离子液体复合材料的个性化生物电子设备的潜力。


默尼化工科技（上海）有限公司

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