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(zhì)輕、高延展性、低成本、易制備等優(yōu)點，而且可以獲得比純有機材料更加優(yōu)異的熱電性能，近年來持續(xù)受到熱點關注。然而，傳統(tǒng)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。有機薄膜晶體管：可用于快速發(fā)展的有機半導體領域中，作為源電極、柵電極和漏電極。

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。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(fā)表于NPG Asia Materials,2017,9,405；PEDOT的結構PEDOT由于具有高的電導率(600S／cm)[61，較大的穩(wěn)定性和可見光透射率【而受到廣泛的關注。Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,8037–8042，并獲得授權一項。

進一步通過調(diào)節(jié)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）。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(xiàn)了澤貝克系數(shù)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。（3）太陽能電池與傳統(tǒng)無機電池相比，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。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。

對比PEDOT：PSS薄膜，PEDOT：PSS水凝膠因其富含水的性質(zhì)和類似組織的機械性能而被認為是生物組織更理想的接口替代品。因為它們不僅可以為細胞生長和分化提供適宜的微環(huán)境，而且還提供了一種導電網(wǎng)絡，可以在電刺激下原位研究細胞行為。不幸的是，目前大多數(shù)PEDOT：PSS水凝膠都是在超出生物組織的耐受極限高溫環(huán)境下制備的。改進或找到一種新的合成方法以提高EDOT的產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本是當前科研工作者的主要任務。此外，目前幾乎沒有報道可注射的PEDOT：PSS水凝膠，而其對于微創(chuàng)生物醫(yī)學是非常急需的。

近期，理化技術研究所仿生材料與界面科學重點實驗室江雷團隊研究員王京霞與蘭州大學郭金山合作，在PEDOT光子晶體上實現(xiàn)了多彩圖案的水寫和電擦。他們通過電聚合制備聚3，4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）光子晶體（PEDOT-IO-0），發(fā)現(xiàn)所制備PEDOT-IO具有四種狀態(tài)和三種不同的開關形式：個開關是從PEDOT-IO-0到PEDOT-IO-I（中性態(tài)）的不可逆的還原過程。第二個開關是PEDOT-IO-I（中性態(tài)）和PEDOT-IO-I（氧化態(tài)）之間的可逆電化學過程，伴隨著由于離子摻雜/脫摻雜引起的可逆帶隙（結構顏色）變化。Clevios?PH1000或其即用型配方Clevios?FE-T可用作高導電性涂層。第三個開關是水處理PEDOT-IO-I（氧化態(tài)）形成PEDOT-IO-II，由于水誘導LiClO4分子（Li 和ClO4-離子）的去除和周期性結構收縮，引起光晶帶隙的藍移。

通過將PEDOT-IO-1(Ox)水誘導LiClO4分子去除效應與PEDOT-IO-I的電化學調(diào)制相結合，可以實現(xiàn)可逆的水寫/電擦多色光晶圖案。該研究工作為基于光子晶體的光學材料和器件的制備提供新的思路。