有机光电导电材料PEDOT-PSS薄膜制备工艺研究

PEDOT（聚乙撑二氧噻吩）是一种新型的有机导电材料，具有高电导率、好的环境稳定性、在掺杂状态是透明的等优点，这些优点使其在制备有机电致显示、有机太阳能电池等有机光电器件中得到广泛应用。研究了用旋涂方法制备PEDOT-PSS的工艺，考察了所得薄膜厚度、均匀性与溶液的浓度、基片旋转速度之间的关系，另外退火温度和时间对薄膜的均匀性也有很大影响，通过最小二乘法对数据进行拟合，得出PEDOT-PSS在1．3％（质量分数）的情况下薄膜厚度随转速的变化曲线和经验公式，利用AFM、椭偏仪等仪器研究旋涂工艺对PEDOT-PSS导电膜的厚度、粗糙度等性盾的影响。

PEDOT-PSS合成中薄膜的微结构变化与性能

以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和聚苯乙烯磺酸钠盐(PSS-Na)为原料、过硫酸铵和硫酸铁为引发剂,通过化学氧化聚合法合成了聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)水分散体系,并对该体系的相稳定性进行了研究。在此基础上,重点研究了合成过程中PEDOT-PSS薄膜的微结构进化与导电性能的关系。结果表明:导电聚合物PEDOT-PSS水分散体系的相稳定性主要取决于合成中聚苯乙烯磺酸(PSS)与H2O的质量比(mPSS/mH2O)。当mPSS/mH2O<0.03时,形成的聚合物形貌均匀、稳定性较好。随着反应时间的增加,PEDOT-PSS薄膜的微结构形貌不断进化,从不连续的团簇状态向连续的多孔网络状态转变,导电性能也随之增加。但随着mPSS/mH2O的降低,聚合物薄膜最终表面电阻降低。

PEDOT-PSS导电聚合物LB薄膜的制备和性能

研究了十八胺(ODA)及其与硬脂酸(SA)混合单分子膜在导电聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT- PSS)胶体亚相上的成膜行为和复合LB膜在室温下的电学性能.结果表明:ODA-SA/PEDOT-PSS复合LB膜具有更好的成膜性能,表面粗糙度小且稳定可控,薄膜具有较好的有序结构;ODA-SA/PEDOT-PSS膜电导率高于ODA/PEDOT- PSS复合LB膜,其电导率呈各向异性,水平电导率(σ_‖)与垂直电导率(σ_⊥)之间相差3～4个数量级,Ⅰ-Ⅴ曲线呈指数关系,为典型的电子隧穿类型.

原位聚合制备PEDOT-PSS/PVA电磁波吸收功能复合导电织物

在自行织造的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚对苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇(PEDOT-PSS/PVA)导电织物表面,通过原位聚合法生成了致密的PEDOT-PSS导电聚合物覆盖层,所得织物称之为in situ PEDOT-PSS/PVA复合导电织物.研究发现,在优化的合成条件下,in situ PEDOT-PSS/PVA复合导电织物具有优异的导电性能,其表面电阻最低可达2?/cm^2.电磁屏蔽性能测试结果表明,单层in situ PEDOT-PSS/PVA导电复合织物的电磁屏蔽效能可达12 dB左右,屏蔽率约为75%;在4~18 GHz的范围内,其电磁波反射率大部分都在-5^-10dB之间,可吸收75%~90%的电磁波,基本达到了军事吸波材料的要求.

PEDOT-PSS/Co-Fe_3O_4/PVA电磁功能复合纤维结构与性能

将化学共沉淀法合成的Co掺杂的Fe_3O_4(Co-Fe_3O_4)磁性粒子和化学氧化法合成的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)掺杂的聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT-PSS)与聚乙烯醇(PVA)混合制备复合纺丝原液,然后经过湿法纺丝得到具有电、磁性能的PEDOT-PSS/Co-Fe_3O_4/PVA复合纤维.通过SEM、FTIR、XRD、TG、VSM以及电导率和机械性能的测试研究了不同牵伸倍率对复合纤维的结构和性能的影响.结果表明,随着牵伸倍率的增加,复合纤维的结晶性能、热稳定性能和机械性能都有所提升,其电导率则成倍增加,而其饱和磁化强度(M_s)则变化不大,约为1.7 A·m^2/kg.当牵伸倍数为4倍时,复合纤维的电导率可达到2.3 S/cm.

聚乙二醇对PEDOT-PSS导电性能的影响

通过共混法将不同浓度的聚乙二醇(PEG)加入聚二氧乙基噻吩/聚对苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)中制备了PEDOT-PSS/PEG复合膜。采用四探针法测量复合膜的电导率。实验结果表明聚乙二醇的加入明显影响PEDOT-PSS的电导率。随着聚乙二醇浓度的增加,复合膜的电导率迅速增加至最大值,然后缓慢下降。而且,聚乙二醇分子量和环境温度对复合膜的电导率也影响很大。在lnσ_(DC)和T^(-1/2)之间存在一个良好的线性关系。

PEDOT∶PSS/石墨烯复合纤维的制备及其电化学性能研究

为了更好地实现石墨烯基纤维在柔性可穿戴储能器件领域的应用,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯水分散液与聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)分散液制备一定浓度的复合纺丝液;以氯化钙溶液为凝固浴,通过湿法纺丝技术制备不同比例的PEDOT∶PSS/氧化石墨烯复合纤维,经氢碘酸还原获得PEDOT∶PSS/石墨烯复合纤维。对PEDOT∶PSS/石墨烯复合纤维的结构形貌进行表征,PEDOT/PSS质量分数为20%时复合纤维的直径约为95μm,表面具有褶皱卷曲的形貌。以PEDOT∶PSS/石墨烯复合纤维组装柔性超级电容器,在不同凝胶电解质体系中进行电化学性能评价。结果表明,PEDOT∶PSS质量分数为20%的PEDOT∶PSS/石墨烯复合纤维在PVA/H_(2)SO_(4)凝胶电解质体系中的电化学性能最佳;当电流密度为0.14 mA/cm^(-2)时,面积比电容为420.7 mF/cm^(2),能量密度为9.35μW h/cm^(2),表现出良好的电化学性能,可为温湿度计供电,并显现出在智能可穿戴储能器件中的潜在应用前景。

羊毛纱线基有机/无机复合热电材料的制备及其性能

为解决传统热电材料柔性差、制备工艺复杂的问题,以羊毛纱线作为热电材料的基底,采用溶液法配制了一种由聚(3,4-乙基二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)、碳纳米管(CNT)、碲化铋(Bi_(2)Te_(3))组成的有机/无机复合热电涂层,并通过浸涂法将其涂覆在羊毛纱线表面,成功制备了高性能热电纱线。对热电纱线的形貌特征进行分析,并对热电纱线的热电性能、弯曲力学性能以及耐水洗性能进行测试。结果表明:当CNT与PEDOT∶PSS的质量比为1∶4,且Bi_(2)Te_(3)的含量为20%时,复合涂层热电纱线的热电性能最好,此时热电纱线的功率因子为9.37μW/(m·K^(2)),相应的电导率和塞贝克系数为5 775 S/m和40.3μV/K,经过数次弯曲循环及水洗测试后,电阻值仍然保持稳定。该方法为制备高性能纺织品基热电材料提供了新思路。

牵伸倍率对PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维结构与性能的影响

将合成的导电聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚对苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)与聚乙烯醇(PVA)共混,通过湿法纺丝,得到了电导率较高、力学性能良好、可进行机织的PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维,研究了牵伸倍率对纤维导电性能、结构、热性能和力学性能的影响。结果表明:随着牵伸倍率的增加,PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维表面的微纤数量增加,结晶性能、热稳定性及力学性能均有所提高;当PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维的牵伸倍率为4.0时,其断裂强度、伸长率和初始模量分别为6.74cN/dtex、5.95%和42.43cN/dtex,电导率可达到34.5S/cm,具有良好的应用性能。

LiCl掺杂PEDOT∶PSS提高蓝光量子点发光二极管的性能

基于全溶液制备的量子点发光二极管(QLEDs)通常存在电子-空穴注入不平衡的问题,严重地限制了蓝光QLEDs器件性能的提升。本文研究了不同浓度的金属卤化物(Li Cl)掺杂对聚(乙烯二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)薄膜的形貌、导电率、透光性以及所制备QLEDs器件性能的影响规律。实验结果表明,Li Cl的掺杂浓度(质量分数)为2%时蓝光QLED器件性能的提升效果最佳,这主要归因于Li Cl掺杂后的PEDOT∶PSS薄膜导电率和透光性的增强以及器件中空穴注入效率的提高。相较于未掺杂的PEDOT∶PSS基QLED器件,基于Li Cl掺杂的蓝光QLED器件的最大亮度、峰值电流效率、峰值功率效率和峰值外量子效率分别从5 083 cd·m^(-2)、0.91 cd·A^(-1)、0.59 lm·W^(-1)和2.31%提升到7 451 cd·m^(-2)、1.38 cd·A^(-1)、0.89 lm·W^(-1)和3.51%。结果表明,采用Li Cl掺杂PEDOT∶PSS空穴注入层是提高蓝光QLED性能的一种有效策略。

PEDOT∶PSS导电聚合物纤维的制备及热电性能研究

以导电聚合物聚(3,4乙撑二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)为原料,通过添加离子液体调控纤维性能,利用湿法纺丝制备出具有较高机械强度、高导电性和良好热电输出特性的多功能PEDOT∶PSS纤维,并考察了离子液体含量及喷丝头直径对纤维性能的影响。结果表明:离子液体含量为2%(质量分数)时,PEDOT∶PSS纤维断裂强度和电导率分别为196MPa、2054S/cm,功率因数达到80μW/(m·K^(2)),塞贝克系数超过20μV/K,最大功率为3.5nW;随着喷丝头直径的增加,纤维的断裂强度下降但断裂伸长率提高,喷丝头直径为0.25mm时纤维的断裂强度达到254MPa,电导率为2465S/cm;喷丝头直径为0.58mm时纤维断裂伸长率达到23%。

PEDOT∶PSS/MXene复合电极基界面电容式应力传感器

针对复杂的制备方法,以及传统电容式压力传感器容量和灵敏度较低导致难以抵御温度、湿度、弯曲等因素带来的干扰,采用层状MXene和聚(3,4-乙二氧基噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)制备具有褶皱结构的复合电极。通过与1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMIM-TFSA)离子液体介电层的结合,构建了电容式应力传感器。导电材料PEDOT∶PSS与MXene质量比为1∶1时,分别在0~50 kPa和50~200 kPa压力效应区间内实现了高达603和91.66 kPa^(-1)的线性灵敏度,具有快速的响应时间(仅需33 ms)以及优异的循环稳定性(至少4000次)。此外,该传感器在人体脉搏监测方面展现出实时、准确的特点,为可穿戴设备领域提供了新的发展思路。

基于GA⁃BP的多目标PEDOT∶PSS导电非织造布性能优化

针对聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)导电非织造布存在导电性能不稳定和机械性能较差等问题,采用神经网络模型对PEDOT∶PSS导电非织造布进行性能优化。通过收集PEDOT∶PSS导电非织造布的试验数据,作为GA-BP神经网络的输入和输出,并建立针对PEDOT∶PSS导电聚合物配比的优化模型。结果表明:制备PEDOT∶PSS导电非织造布的最佳工艺参数为EDOT与PSS摩尔比例0.3345、过硫酸铵浓度0.0297 mol/L、硫酸铁浓度0.0487 mol/L、盐酸质量分数6.9630%,此时导电非织造布电导率为6.713 S/m,非织造布拉伸断裂强度为4.581 MPa。制备的PEDOT∶PSS导电非织造布经过20 min摩擦后,电导率由6.329 S/m下降到5.348 S/m;经过60 min水洗后电导率由6.536 S/m下降到5.435 S/m,且下降趋势缓慢。认为:所制备的导电非织造布具有良好的稳定性及耐用性。

导电聚合物PEDOT∶PSS及其在柔性生物医学传感器中的研究进展

柔性生物医学传感器面临延展性差、灵敏度不高的问题,需要开发同时具有高电学性能和力学性能的材料,而传统陶瓷、金属或半导体通常不能满足。在导电聚合物中,聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)[poly(3,4-ethylenedioxythiophene)∶poly(styrene sulfonate),PEDOT∶PSS]是一种具有较高导电性、化学稳定性以及良好生物相容性的材料,已成为一种被广泛研究的电极和传感器材料,并在生物医学领域得到应用。本文总结了PEDOT∶PSS的电学性能、力学性能及改性方式,并对其在柔性生物医学传感器方面的应用现状进行综述。

聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸钠(PEDOT/PSS)水性抗静电分散体稳定性研究

为制备高稳定性PEDOT/PSS水性分散体涂布液,通过激光粒度扫描仪、原子力显微镜、四探针测试仪等对水性分散体和薄膜进行表征,研究不同活性的硅烷偶联剂、pH调节剂及有机溶剂种类对PEDOT/PSS水性分散体的稳定性和薄膜性能的影响。结果表明:不同的硅烷偶联剂、有机胺或无机氨pH调节剂以及单醇或二元醇溶剂对所得水性分散体的稳定性、薄膜微相结构分布稳定性及薄膜导电性均有重要的影响,加入硅烷偶联剂VTMS及醇溶剂IPA后薄膜导电率提高1个数量级,加入5 mol/L氨水的水性分散体在50℃干燥箱中存放1周后导电率仍保持在200 S/cm以上,无机碱氨水对改善水性抗静电分散体的稳定性起着关键的作用。

PEDOT∶PSS/PET织物传感器的制备及其衰变行为研究

为探究柔性传感器的衰变性能,达到促进柔性传感器在日常生活中应用的目的,以PEDOT∶PSS为导电填料,采用浸渍涂覆工艺制备PEDOT∶PSS/PET柔性织物传感器。研究了热氧化、水洗、酸以及紫外光处理对柔性传感器的影响,并对传感器的结构及性能进行了表征。结果表明,PEDOT∶PSS/PET柔性织物传感器感应范围较宽(0%~70%),循环稳定性良好(>1000个循环),并且通过将传感器贴合于人体不同部位所测得的电阻信号表明所制备的传感器在对人体关节运动的实时监测方面有良好的表现;在水洗、酸、热、紫外等外界因素作用下,柔性传感器会发生不同程度的破坏,稳定性下降,甚至无传感响应。

基于有机氟碳树脂疏水性电致变色织物的制备及性能

为提高电致变色织物的耐用性能,以有机氟碳树脂为疏水整理剂,通过喷涂方式对电致变色织物(ECFs)进行处理,制备疏水性电致变色织物(H-ECFs)。对其微观结构、分子结构、防水性能、耐用性能、变色性能进行表征与性能分析。结果表明:H-ECFs具有优异的防水效果和良好的耐水洗性能,H-ECFs具有较高的强力和挺括性,且疏水处理对织物的电致变色性能影响很小。

PEDOT∶PSS化学镀银涤棉织物电磁屏蔽性能研究

为了制备具有良好电磁屏蔽性能的织物,以化学镀银的方式在涤棉织物表面构建银层,通过浸渍的方式将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸钠)(PEDOT∶PSS)负载到镀银涤棉织物表面,制备PEDOT∶PSS镀银涤棉织物,研究了镀银时间对PEDOT∶PSS镀银涤棉织物导电性能和电磁屏蔽性能的影响,对织物表面形貌、X射线衍射曲线、热重曲线等进行了测试与表征。结果表明:织物表面成功镀覆银层,检测到银元素,PEDOT∶PSS较均匀地负载在镀银织物表面;镀银时间为45 min时,X波段(8.2 GHz~12.4 GHz)电磁屏蔽效能达到21.9 dB,镀银时间为60 min时,电磁屏蔽效能为23.8 dB。认为:当镀银时间达到45 min及以上时,PEDOT∶PSS镀银涤棉织物具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能。

电极优化及阳离子掺杂调控发光层对LEC发光器件光电性能的影响

采用全溶液法在空气中制备了柔性有机发光电化学池(LEC).通过乙二醇(EG)掺杂和甲酸后处理两种方式协同作用对电极层聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)进行材料改性,研究了不同EG含量和HCOOH处理次数下薄膜的方阻、光透过性和成膜效果,并且进一步探究了发光层电解质中不同阳离子K^(+)、Li^(+)及离子含量对离子电导率和光电性能的影响.结果表明:随着EG含量的增加和HCOOH处理次数的增多,提高了光透过率并降低了薄膜方阻,当EG含量为9%并且HCOOH处理两次的薄膜表现出最佳性能,光透过率达到94.84%,薄膜方阻从1034Ω/sq降低至84Ω/sq;在发光层中,与含有Li^(+)的混合溶液相比,含有K^(+)的混合溶液(SY∶PEO∶K^(+))的配比为1∶0.3∶0.03时表现出最佳的离子电导率,其电导率达到1.343×10^(-4)S/cm,制备的发光器件具备较好的发光特性.