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導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理

聚合物分子導(dǎo)電應(yīng)具備的必要條件是：分子鏈應(yīng)該是一個(gè)大竹共軛體系(共軛雙鍵或共軛與帶有未成鍵P軌道的雜原子N、s等偶合)與金屬導(dǎo)電需要自由電子和供電子運(yùn)動(dòng)的軌道一樣，聚合物的導(dǎo)電也需要有電荷載體和可供電荷載體自由運(yùn)動(dòng)的分子軌道，由于大多數(shù)聚合物本身不具有電荷載體，導(dǎo)電聚合物的所必需的電荷載體是由”摻雜”過程提供的。這些應(yīng)用常常要求其在各種觸摸拉伸等應(yīng)變下，能夠準(zhǔn)確且可靠地探測(cè)到應(yīng)變。關(guān)于摻雜后導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理，目前比較成熟的觀點(diǎn).

主鏈具有共軛或大仃結(jié)構(gòu)的聚合物，在理想狀態(tài)下，電子在整個(gè)主鏈或共軛鏈段上離域，單體的分子軌道相互作用，g占有軌道形成價(jià)帶，D空軌道形在導(dǎo)帶，在不考慮熱運(yùn)動(dòng)及光躍遷時(shí)，價(jià)帶層完全充滿電子，導(dǎo)帶層全空，價(jià)帶層與導(dǎo)帶層之間存在能隙 ，因此它們的導(dǎo)電性通常很低，摻雜過程相當(dāng)于把價(jià)帶中的一些能量較高的電子氧化掉、從而產(chǎn)生空穴(陽離子自由基)，其能量介于價(jià)帶層與導(dǎo)帶層之間，由于陽離子自由基以極化周圍介質(zhì)的方式來穩(wěn)定自已，因此也稱為極化子。DSSC的循環(huán)依靠對(duì)電極的作用才能及時(shí)高效地完成，因此對(duì)電極材料的選擇尤為關(guān)鍵。如果對(duì)共軛鏈進(jìn)行重?fù)诫s，則可能在極化分子的基礎(chǔ)上形成雙極化子或雙極子帶，極化子和雙極化子可能過雙鍵遷移沿共軛傳遞，從而使聚合物導(dǎo)電。上述導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理是建立在無機(jī)半導(dǎo)體價(jià)帶理論基礎(chǔ)之上的，雖然能夠很好的解釋導(dǎo)電聚合物的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是是否完全真實(shí)反映了導(dǎo)電聚合物的機(jī)理尚待進(jìn)一步研究。

PSS在ITO基片上旋涂作為空穴傳輸層,并且在旋涂PEDOT∶PSS的過程中在與ITO玻璃平面垂直的方向施加一個(gè)誘導(dǎo)聚合物取向的高壓電場(chǎng),試驗(yàn)著重研究了所加電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)雙層器件:ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/Al器件性能的影響。均質(zhì)處理后，樣品溫度會(huì)略微升高，此時(shí)在試管中的流動(dòng)狀態(tài)仍為液體。測(cè)試結(jié)果表明,旋涂時(shí)所加電場(chǎng)的大小對(duì)器件的發(fā)光強(qiáng)度和起亮電壓都有明顯的影響。隨著所加電場(chǎng)的增大,器件發(fā)光強(qiáng)度明顯增加,起亮電壓減小。由此表明:在高電場(chǎng)作用下,聚合物分子鏈沿電場(chǎng)方向發(fā)生了取向,而且隨著電場(chǎng)增強(qiáng)這種取向作用會(huì)表現(xiàn)得越明顯,并且在PEDOT∶PSS膜表層會(huì)形成一個(gè)梯度變化的PSS聚集,使得從ITO到MEH-PPV的功函數(shù)逐漸上升,降低空穴注入勢(shì)壘,增強(qiáng)了空穴的注入效率。

PEDOT:PSS的應(yīng)用領(lǐng)域:太陽能電池

    與傳統(tǒng)無機(jī)電池相比，聚合物太陽能電池具有重量輕、成本低、可濕法成膜大面積制造，可做柔性器件等優(yōu)點(diǎn)。（8）防腐涂層PEDOT/PSS涂層結(jié)合了導(dǎo)電性、環(huán)境穩(wěn)定性及可逆的氧化還原特性等物理化學(xué)性能，能夠使金屬表面發(fā)生活性鈍化，催化生成致密氧化鈍化膜，有效屏蔽腐蝕介質(zhì)，避免與金屬基體的進(jìn)一步接觸。PEDOT/PSS應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下方面：一方面作為透明的導(dǎo)電層沉積在電極活性層表面或是沉積在電極基材表面；另一方面作為緩沖層沉積在透明電極和活性層之間。

PEDOT:PSS的應(yīng)用領(lǐng)域:電致變色材料

    導(dǎo)電高分子的電致變色研究是電致變色領(lǐng)域中的重要研究方向。基于PEDOT:PSS電極的柔性有機(jī)太陽能電池進(jìn)展有機(jī)太陽能電池（Organicsolarcells，OSCs）具有柔性﹑輕薄﹑成本低以及可印刷和卷對(duì)卷制造的巨大優(yōu)勢(shì)，引起了廣泛的關(guān)注。PEDOT/PSS水性涂料自身優(yōu)異的可加工性為規(guī)模制造大面積的電致變色器件提供了可能性。這類材料可應(yīng)用于電致變色智能窗、電致變色顯示器、無眩反射鏡、電色儲(chǔ)存器件、紅外發(fā)s器件、雷達(dá)吸波材料等多個(gè)領(lǐng)域。

美國加州大學(xué)洛杉磯分校的Ali Khademhosseini和Shiming Zhang（共同通訊作者）聯(lián)合報(bào)道了一種利用PEDOT：PSS的室溫凝膠特性開發(fā)出可注射的PEDOT：PSS水凝膠方法。我們期望利用這種簡(jiǎn)單的低溫溫和酸處理策略，實(shí)現(xiàn)全溶液加工﹑高能量轉(zhuǎn)換效率和柔性的OSC器件的研制。這些PEDOT：PSS水凝膠在注射到需要的位置后自發(fā)形成網(wǎng)絡(luò)，而不需要任何額外的處理。一種在室溫條件下大規(guī)模生產(chǎn)可注射的PEDOT：PSS水凝膠球的簡(jiǎn)便策略。后，也證明了這些室溫形成的PEDOT：PSS水凝膠（RT-PEDOT：PSS水凝膠）和水凝膠纖維可用于開發(fā)柔性、自修復(fù)的水凝膠生物電子器件。