瑞典林雪平大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種穩(wěn)定的高導(dǎo)電性聚合物墨水。這種新的n型材料是以乙醇作為溶劑的墨水形式出現(xiàn)的。Credit:ThorBalkhed瑞典林雪平大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種穩(wěn)定的高導(dǎo)電性聚合物墨水。這一進(jìn)展為具有高能源效率的創(chuàng)新印刷電子產(chǎn)品鋪平了道路。該成果已發(fā)表在《自然通訊》上。導(dǎo)電聚合物使得開(kāi)發(fā)靈活和輕質(zhì)的電子元件成為可能，如有機(jī)生物傳感器、太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、晶體管和電池。導(dǎo)電聚合物的電性能可以通過(guò)一種被稱(chēng)為"摻雜"的方法進(jìn)行調(diào)整。在這種方法中，各種摻雜物分子被添加到聚合物中以改變其特性。根據(jù)摻雜物的不同，摻雜的聚合物可以通過(guò)帶負(fù)電的電子（"n型"導(dǎo)體）或帶正電的空穴（"p型"導(dǎo)體）的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)電。***，**常用的導(dǎo)電聚合物是p型導(dǎo)體PEDOT:PSS。PEDOT:PSS有幾個(gè)引人注目的特點(diǎn)，如高導(dǎo)電性、出色的環(huán)境穩(wěn)定性，**重要的是它可以作為水基分散體在商業(yè)上使用。然而，許多電子設(shè)備需要p型和n型的組合才能發(fā)揮作用。目前，還沒(méi)有與PEDOT:PSS相當(dāng)?shù)膎型材料。
（c）彎曲半徑為12至2 mm時(shí)，PET上PTG的歸一化電阻變化，插圖顯示了PET上不同彎曲程度的PTG。ELPEDOTPH 1000
近年來(lái)，工程師們一直在開(kāi)發(fā)各種創(chuàng)新和有前途的電子裝置。其中包括電致變色裝置（ECD），它是一種能夠以可逆方式控制光學(xué)特性的系統(tǒng)，如光的傳輸、吸收、反射或發(fā)射。電致變色裝置可以有許多有趣的應(yīng)用，例如，在制造提高建筑物能源效率的智能窗戶、鏡子和電子設(shè)備的替代顯示器方面。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的許多電致變色裝置利用固態(tài)無(wú)機(jī)或有機(jī)材料（如Ta2O5和ZrO2）作為電解質(zhì)。固態(tài)電致變色裝置已被發(fā)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)造智能窗特別有希望。然而，這些設(shè)備已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)達(dá)到了有限的離子擴(kuò)散速度，這導(dǎo)致它們隨著時(shí)間的推移非常緩慢地著色和漂白。中國(guó)科學(xué)院的研究人員**近開(kāi)發(fā)了新的電致變色裝置，可以快速切換顏色，因此可以**超過(guò)以前提出的解決方案。在《自然-電子學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中介紹的這些設(shè)備，是基于他們?cè)O(shè)計(jì)的一個(gè)全固態(tài)串聯(lián)結(jié)構(gòu)。電致發(fā)光PEDOT4083通過(guò)優(yōu)化熱處理溫度，PEDOT:PSS 薄膜的電導(dǎo)率在 90 °C 時(shí)從 1090 S/cm 增加到 1305 S/cm。
"我們以前曾用植物插條工作，它能夠吸收和組織導(dǎo)電聚合物或低聚物。然而，植物插條只能存活幾天，植物就不再生長(zhǎng)了。EleniStavrinidou說(shuō)："在這項(xiàng)新的研究中，我們使用了完整的植物，一種從種子生長(zhǎng)出來(lái)的普通豆類(lèi)植物，并且我們表明，當(dāng)用含有低聚物的溶液澆灌植物時(shí)，植物會(huì)變得導(dǎo)電。這里的研究人員使用了一種三聚體ETE-S，它是通過(guò)植物中的一個(gè)自然過(guò)程聚合而成的。在植物的根部形成了一層導(dǎo)電的聚合物薄膜，這使得整個(gè)根部系統(tǒng)作為一個(gè)可隨時(shí)使用的導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用。
研究人員在文章中介紹的這種纖維素紗線很實(shí)用，可以用來(lái)制作具有智能功能的服裝。研究人員使用一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的家用縫紉機(jī)，將導(dǎo)電的纖維素紗線縫入織物中，并成功地生產(chǎn)出一種熱電子織物，當(dāng)織物的一側(cè)被加熱時(shí)，例如被人的體溫加熱時(shí)，可以產(chǎn)生少量的電能--在37攝氏度的溫差下，通常為0.2微瓦。資料來(lái)源：Anna-LenaLundqvist/查爾姆斯科技大學(xué)電子紡織品在各個(gè)領(lǐng)域提供了**性的新機(jī)會(huì)，特別是在醫(yī)療保健領(lǐng)域。但為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，它們需要由可再生材料制成。由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組現(xiàn)在提出了一種由導(dǎo)電纖維素制成的線，它為電子紡織品提供了迷人而實(shí)用的可能性。例如PEDOT:PSS/C60/rGO 和 PEDOT:PSS/CNT/石墨烯。
"我們報(bào)告了基于全固態(tài)串聯(lián)結(jié)構(gòu)并使用質(zhì)子作為擴(kuò)散物種的快速開(kāi)關(guān)電致變色裝置，"ZeweiShao和他的同事在他們的論文中寫(xiě)道。"我們使用三氧化鎢（WO3）作為電致變色材料，使用聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT：PSS）作為固態(tài)質(zhì)子源。研究人員在一系列初步測(cè)試中評(píng)估了他們開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)它取得了非常有希望的結(jié)果，但對(duì)比度很低（即其開(kāi)和關(guān)的透光率之間有輕微的差異）。為了克服這一限制，他們?cè)赑EDOT:PSS層的頂部引入了一個(gè)固體聚合物電解質(zhì)層。該層有效地為PEDOT:PSS提供鈉離子，并通過(guò)一個(gè)被稱(chēng)為離子交換的過(guò)程將質(zhì)子泵入WO3層。"研究人員在他們的論文中解釋說(shuō)："由此產(chǎn)生的電致變色裝置表現(xiàn)出高對(duì)比度（在650納米處超過(guò)90%）、快速反應(yīng)（在0.7秒內(nèi)著色至90%，在0.9秒內(nèi)漂白至65%，在7.1秒內(nèi)漂白至90%）、良好的著色效率（在670納米處109cm2C-1）和出色的循環(huán)穩(wěn)定性（在3000次循環(huán)后對(duì)比度下降不到10%）。PEDOT具有分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能隙小、電導(dǎo)率高等特點(diǎn)。涂布液PEDOT高導(dǎo)電性
PEDOT：PSS 由于其良好的成膜性和低成本通常被用作光伏和光電領(lǐng)域的空穴選擇性接觸層。ELPEDOTPH 1000
有機(jī)半導(dǎo)體的摻雜對(duì)于有機(jī)（光）電子和電化學(xué)設(shè)備的運(yùn)行至關(guān)重要。通常情況下，這是通過(guò)向聚合物體添加異質(zhì)摻雜分子來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于摻雜物的升華或聚集，往往導(dǎo)致穩(wěn)定性和性能不佳。在小分子供體-受體系統(tǒng)中，電荷轉(zhuǎn)移可以產(chǎn)生高而穩(wěn)定的電導(dǎo)率，這種方法尚未在全共軛聚合物系統(tǒng)中得到探索。在此，我們報(bào)告了全聚合物供體-受體異質(zhì)結(jié)中的基態(tài)電子轉(zhuǎn)移。將低電離能量的聚合物與高電子親和力的對(duì)應(yīng)物結(jié)合在一起，產(chǎn)生了導(dǎo)電界面，其電阻率值比單獨(dú)的單層聚合物低五到六個(gè)數(shù)量級(jí)。電阻率的大幅下降源于兩個(gè)平行的準(zhǔn)二維電子和空穴分布，其濃度達(dá)到～1013 cm-2。此外，我們將這一概念轉(zhuǎn)移到三維塊狀異質(zhì)結(jié)上，由于沒(méi)有分子摻雜物，顯示出特殊的熱穩(wěn)定性。我們的研究結(jié)果為潛在的電活性復(fù)合材料提供了希望，例如，熱電和可穿戴電子設(shè)備。ELPEDOTPH 1000
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