自抑制法制備PEDOT厚膜和PEDOT/Te點(diǎn)復(fù)合薄膜

有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合熱電材料不僅具有有機(jī)材料質(zhì)輕、高延展性、低成本、易制備等優(yōu)點(diǎn)，而且可以獲得比純有機(jī)材料更加優(yōu)異的熱電性能，近年來(lái)持續(xù)受到熱點(diǎn)關(guān)注。在眾多導(dǎo)電聚合物中，聚(3，4一乙撐二氧S吩)(簡(jiǎn)稱為PEDT)。然而，傳統(tǒng)的采用原位聚合或機(jī)械混合法制得的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合熱電材料，存在著無(wú)機(jī)納米顆粒難分散、易氧化、粒徑大小難以控制以及無(wú)機(jī)相添加量過(guò)大（通常>25wt%）等問(wèn)題，削弱了實(shí)際的復(fù)合效果，極大地阻礙了有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合熱電材料的進(jìn)展。

近日，中國(guó)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(tuán)隊(duì)在聚3,4-乙烯二氧s吩（PEDOT）基有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合熱電材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展。通過(guò)新型Fe(III)氧化劑的自抑制作用，實(shí)現(xiàn)了PEDOT基體對(duì)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(tuán)隊(duì)采用新型氧化劑，通過(guò)自抑制聚合法，獲得了高膜厚無(wú)氣孔PEDOT:DBSA-Te點(diǎn)復(fù)合熱電薄膜，相關(guān)成果相繼發(fā)表于NPG Asia Materials,2017,9,405；Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,8037–8042，并獲得授權(quán)一項(xiàng)。

進(jìn)一步通過(guò)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(dá)到點(diǎn)級(jí)（<5nm）?；赑EDOT:PSS/AgNW的高性能可拉伸應(yīng)變傳感器可拉伸的應(yīng)變傳感器，在可穿戴器件、健康檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)模擬器、軟性機(jī)器人、電子皮膚、各種y療應(yīng)用中起著重要作用。終，通過(guò)Te點(diǎn)的聲子散射機(jī)制，在較低的Te添加量下（2.1~5.8 wt%），實(shí)現(xiàn)了澤貝克系數(shù)和電導(dǎo)率的同時(shí)提升，獲得了功率因子超過(guò)100 mW/mK2的復(fù)合薄膜，比純的PEDOT:DBSA基體提高了50%以上。該項(xiàng)研究為未來(lái)有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合納米熱電材料制備展示了新的方法和思路。下一步，該團(tuán)隊(duì)將探索更多基于此方法的PEDOT基復(fù)合材料的合成以及相關(guān)器件的制作。

研究者將PEDOT:PSS:CFE透明電極應(yīng)用于柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，并與傳統(tǒng)PET/ITO電極進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)，基于PEDOT:PSS:CFE電極的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)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(bào)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(jìn)一步抑制酸對(duì)塑料襯底的破壞，不會(huì)急劇去除PSS成分而使薄膜粗糙，能誘導(dǎo)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(wěn)態(tài)輸出功率及多批次、大面積的重現(xiàn)性。為了進(jìn)一步驗(yàn)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(zhuǎn)換達(dá)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?；诖酥苽涞陌胪该髌骷涔怆娹D(zhuǎn)換效率為12.5%。

導(dǎo)電聚合物聚乙撐二氧噻吩摻雜聚（磺酸鹽）（PEDOT:PSS）具有優(yōu)異的生物相容性、高導(dǎo)電率以及的耐水性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、電化學(xué)晶體管、超級(jí)電容器以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。4)分散液的甩膜：將樣品分散液和經(jīng)過(guò)清洗除殘?zhí)幚砗蟮牟ＡЩ?，通過(guò)勻膠機(jī)處理，得到均勻覆蓋樣品分散液的玻璃基片。其中，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域其相較于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體優(yōu)異的柔性使其在構(gòu)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(lǐng)域的應(yīng)用形態(tài)主要以膜形態(tài)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(wěn)定性和器件壽命。近來(lái)，PEDOT:PSS導(dǎo)電凝膠體系的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題帶來(lái)了新的策略。

近日，美國(guó)加州大學(xué)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(shí)現(xiàn)了具有可注射性的新型導(dǎo)電PEDOT:PSS凝膠體系的大面積簡(jiǎn)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?；诤?jiǎn)單的注射成型等方法，可實(shí)現(xiàn)纖維狀、曲面基底膜等多種PEDOT:PSS形態(tài)柔性器件的制備。同時(shí)，該P(yáng)EDOT:PSS凝膠體系展現(xiàn)出優(yōu)異的自愈合性能，在開(kāi)發(fā)有機(jī)生物電子器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。