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發布時間：2021-03-30 15:34
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自抑制法制備PEDOT厚膜和PEDOT/Te點復合薄膜
有機-無機復合熱電材料不僅具有有機材料質輕、高延展性、低成本、易制備等優點，而且可以獲得比純有機材料更加優異的熱電性能，近年來持續受到熱點關注。在眾多導電聚合物中，聚(3，4一乙撐二氧S吩)(簡稱為PEDT)。然而，傳統的采用原位聚合或機械混合法制得的有機/無機復合熱電材料，存在著無機納米顆粒難分散、易氧化、粒徑大小難以控制以及無機相添加量過大（通常>25wt%）等問題，削弱了實際的復合效果，極大地阻礙了有機/無機復合熱電材料的進展。
近日，中國科x院上海硅酸鹽研究所研究員陳立東、副研究員姚琴的研究團隊在聚3,4-乙烯二氧s吩（PEDOT）基有機/無機復合熱電材料領域取得新進展。通過新型Fe(III)氧化劑的自抑制作用，實現了PEDOT基體對均勻分散Te顆粒的緊密包覆，成功抑制了Te納米顆粒的氧化。該團隊采用新型氧化劑，通過自抑制聚合法，獲得了高膜厚無氣孔PEDOT:DBSA-Te點復合熱電薄膜，相關成果相繼發表于NPG Asia Materials,2017,9,405；Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,8037–8042，并獲得授權一項。
進一步通過調節氧化劑的比例可以控制Te含量和粒徑，x粒徑可達到點級（<5nm）。基于PEDOT:PSS/AgNW的高性能可拉伸應變傳感器可拉伸的應變傳感器，在可穿戴器件、健康檢測和運動模擬器、軟性機器人、電子皮膚、各種y療應用中起著重要作用。終，通過Te點的聲子散射機制，在較低的Te添加量下（2.1~5.8 wt%），實現了澤貝克系數和電導率的同時提升，獲得了功率因子超過100 mW/mK2的復合薄膜，比純的PEDOT:DBSA基體提高了50%以上。該項研究為未來有機-無機復合納米熱電材料制備展示了新的方法和思路。下一步，該團隊將探索更多基于此方法的PEDOT基復合材料的合成以及相關器件的制作。
研究者將PEDOT:PSS:CFE透明電極應用于柔性鈣鈦礦太陽能電池中，并與傳統PET/ITO電極進行對比。研究發現，基于PEDOT:PSS:CFE電極的柔性鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率突破19.0%，更為重要的是其縮短了不同剛性和柔性基底的效率差距（僅1.8%）。與先前報道的高溫甲磺酸處理相比較，這種低溫條件下的甲磺酸可進一步抑制酸對塑料襯底的破壞，不會急劇去除PSS成分而使薄膜粗糙，能誘導出功函更匹配的PEDOT:PSS電極（≈4。基于PEDOT:PSS:CFE電極的柔性器件具有良好的穩態輸出功率及多批次、大面積的重現性。為了進一步驗證PEDOT:PSS:CFE的可靠性，研究者制備了25 cm2的柔性模組，其光電轉換達10.9%。此外，這種柔性電極具有很好的普適性，適用于底部和頂部電極。基于此制備的半透明器件，其光電轉換效率為12.5%。
導電聚合物聚乙撐二氧噻吩摻雜聚（磺酸鹽）（PEDOT:PSS）具有優異的生物相容性、高導電率以及的耐水性等優點，被廣泛用于太陽能電池、發光二極管、電化學晶體管、超級電容器以及生物醫學等領域。4)分散液的甩膜：將樣品分散液和經過清洗除殘處理后的玻璃基片，通過勻膠機處理，得到均勻覆蓋樣品分散液的玻璃基片。其中，在生物醫學領域其相較于無機半導體優異的柔性使其在構筑柔性生物電子器件方面起到難以替代的作用。但是，目前PEDOT:PSS在該領域的應用形態主要以膜形態為主，聚合物膜與生物物性方面的顯著差異限制了其性能穩定性和器件壽命。近來，PEDOT:PSS導電凝膠體系的出現為解決這一問題帶來了新的策略。
近日，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）Ali Khademhosseini和Shiming Zhang等研究者利用PEDOT:PSS體系的室溫凝膠化特性，借助表面活性劑的輔助，在室溫條件下實現了具有可注射性的新型導電PEDOT:PSS凝膠體系的大面積簡便制備。以MoO3/PEDOT:PSS薄膜作為空穴傳輸層的鈣鈦礦光伏電池及其制備方法。基于簡單的注射成型等方法，可實現纖維狀、曲面基底膜等多種PEDOT:PSS形態柔性器件的制備。同時，該PEDOT:PSS凝膠體系展現出優異的自愈合性能，在開發有機生物電子器件方面具有廣闊的應用前景。
