【科研留聲機(jī)AM】天津大學(xué)胡文平教授&王以軒副教授團(tuán)隊(duì):通過相互塑化效應(yīng)的可拉伸聚合物導(dǎo)體

基于高分子的光電材料與器件具有較低的楊氏模量和優(yōu)異的本征態(tài)拉伸性，在人機(jī)動(dòng)態(tài)交互設(shè)備中起著關(guān)鍵作用。導(dǎo)電高分子聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）具有薄膜表面平整、成本低、透明度高等優(yōu)良特性。然而，其高導(dǎo)電性和高拉伸性很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)，這一問題限制了導(dǎo)電高分子電極在柔性光電子器件中的應(yīng)用。

在前期工作中，天津大學(xué)分子光電重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡文平教授和王以軒副教授團(tuán)隊(duì)，發(fā)展了具有拓?fù)淙嵝越Y(jié)構(gòu)的輪烷塑化劑，制備了高導(dǎo)電、高本征拉伸性的PEDOT:PSS薄膜（Science 2022, 375, 1411）。然而，原有方法依賴酸處理工藝提升薄膜導(dǎo)電率，對(duì)彈性基底、有機(jī)半導(dǎo)體等材料有潛在損傷，從而限制了其在多層光電器件制備中的應(yīng)用。

近日，該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地研究了PEDOT:PSS存在下塑化劑骨架的結(jié)晶行為與復(fù)合材料拉伸性之間的構(gòu)效關(guān)系（圖1），并揭示了適用于強(qiáng)極性導(dǎo)電高分子的塑化機(jī)制——相互塑化效應(yīng)（即通過導(dǎo)體-摻雜劑相互作用同時(shí)增強(qiáng)兩種聚合物組分的延展性）。他們通過聚輪烷PR增塑劑的側(cè)鏈工程，改進(jìn)了復(fù)合材料的溶液膠體穩(wěn)定性與薄膜共混性。通過引入離子液體（IL）作為二級(jí)摻雜劑，成功制備了高導(dǎo)電、高拉伸、耐溶劑且無強(qiáng)酸處理的PR-IL-PEDOT:PSS薄膜電極（圖3）。使用該透明導(dǎo)電薄膜作為像素電極和對(duì)電極，制作了完全透明的可拉伸電致變色顯示（ECD）器件，該器件在80%應(yīng)變下仍能正常工作（圖4），展現(xiàn)了該材料體系在透明柔性光電子技術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。該工作以“A Stretchable Polymer Conductor Through the Mutual Plasticization Effect”為題發(fā)表在“《Advanced Materials》”上。文章的第一作者是天津大學(xué)碩士研究生白燚虹和博士研究生李維真。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目的支持。

?

?

DOI:?10.1002/adma.202303245