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。

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。

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。

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。

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。

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。

交联PEDOT∶F空穴传输层提升柔性有机光伏电池性能的研究

银纳米线(AgNWs)顶电极是全溶液加工型有机太阳能电池(OSCs)的重要组成部分.然而,在涂布AgNWs乙醇溶液时,对下层空穴传输层有一定洗脱损坏.本文提出对空穴传输层聚(3,4-乙烯二氧噻吩)∶全氟磺酸离子聚合物(PEDOT∶F)进行交联,以提升其抗溶剂渗透能力.通过引入交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)实现了PEDOT∶F的交联,相应小面积柔性器件的效率为14.86%.进一步制备了21.18 cm^(2)的柔性有机光伏模组,其效率达到12.38%.

基于石墨烯/PEDOT∶PSS叠层薄膜的柔性OLED器件

石墨烯具有独特的电学性能、优异的机械延展性和良好的化学稳定性,是制备高性能导电薄膜的理想材料,但是当前石墨烯的高电阻率限制了它的实际应用。本文采用喷涂方法制备了石墨烯/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)复合导电薄膜,对复合薄膜的表面形貌与光电性能进行了研究。PEDOT∶PSS的引入不仅降低了石墨烯薄膜的表面电阻,同时还平滑了薄膜表面。在此基础上,成功制备了柔性黄光有机电致发光器件,器件在12 V时达到效率最大值0.9 cd/A。器件在曲率半径为10 mm时弯曲了100次后,发光亮度并无明显变化。该复合薄膜可实际应用于柔性有机电致发光显示器件。

旋涂法酸处理PEDOT∶PSS薄膜对OLED性能的影响

采用旋涂法对PEDOT∶PSS薄膜进行了酸处理,研究了不同方法处理PEDOT∶PSS薄膜对器件ITO/酸处理PEDOT∶PSS/NPB/Alq3/Li F/Al性能的影响。实验结果表明:用盐酸(草酸)处理PEDOT∶PSS薄膜时,以0.75 mol/L的盐酸(草酸)在120℃下退火15 min时性能更好,最大电流效率达到4.28 cd/A。并且盐酸、草酸处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件比未处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件的电流效率明显提高了34%。

PEDOT∶PSS掺杂对聚合物太阳电池性能的影响

分别用不同体积分数的二甲基亚砜(DMSO)和丙三醇溶液作为掺杂剂优化PEDOT∶PSS薄膜,并对DMSO和丙三醇掺杂PEDOT∶PSS薄膜的影响进行了研究。此外,还对优化处理过的薄膜分别作为阳极修饰层的聚合物太阳电池进行对比。结果表明,掺杂过的PEDOT∶PSS薄膜的电导率得到了很大提高。PEDOT∶PSS薄膜的光学性质和表面粗糙度变化等表明DMSO掺杂的PEDOT∶PSS薄膜电导率的提高是因为PEDOT∶PSS相分离变小,使得两相区势垒降低;而丙三醇掺杂的PEDOT∶PSS薄膜电导率的提高是因为PEDOT∶PSS链结构的变化。器件的能量转换效率都是在掺杂3%DMSO和3%丙三醇时获得,分别为3.79%和2.70%,比未掺杂的电池分别提高了5.65倍和4.02倍。

异丙醇添加改善PVA/PEDOT∶PSS有机导电纤维表面形貌及性能研究

将浓度为10%(wt,质量分数,下同)的完全醇解的聚乙烯醇(PVA)水溶液与聚3,4-乙撑二氧噻吩∶聚对苯乙烯磺酸根阴离子(PEDOT∶PSS)分散液经高速搅拌共混制得纺丝液,采用湿法纺丝的方法制备PVA/PEDOT∶PSS复合导电纤维。通过向甲醇凝固浴中添加异丙醇改善PVA/PEDOT∶PSS复合导电纤维的表面微观形貌、导电及拉伸力学性能。混合凝固浴中异丙醇与甲醇的质量比分别为0∶1、1∶5、1∶4、1∶3、1∶2和1∶1,探究异丙醇添加量的变化对PVA/PEDOT∶PSS复合导电纤维表面微观形貌及力学、导电性能的影响。采用扫描电子显微镜、红外光谱分析仪、高阻计和电子单纤维强力仪对复合纤维进行测试表征。结果表明:异丙醇的添加改善了PVA/PEDOT∶PSS复合导电纤维的表面微观形貌、导电及拉伸力学性能。随着凝固浴中异丙醇含量的增加,PVA/PEDOT∶PSS复合导电纤维表面的沟槽逐渐减少,纤维表面逐渐变得光滑;复合纤维的电导率小幅度提升;复合纤维的拉伸强度提高,断裂伸长增加。

山梨醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维结构和导电性能的影响

为改善PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的导电性能,采用湿法纺丝的方法,通过向PVA/PEDOT∶PSS混合纺丝液中添加山梨醇,制备出经山梨醇掺杂的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维。采用红外光谱分析仪(FTIR),高阻计,X射线衍射仪(XRD),显微共聚焦激光拉曼光谱仪,扫描电子显微镜(SEM),电子单纤维强力仪对共混纤维的结构与性能进行测试表征。通过对比分析掺杂前后共混纤维电导率的变化,探究了山梨醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维结构和导电性能的影响。结果表明,山梨醇掺杂可以改善PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的导电性能,掺杂质量分数为7%时,共混纤维电导率达到19.1S/cm。XRD结果显示,掺杂未改变PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的结晶性能和聚集态结构;拉曼光谱显示,掺杂使得PEDOT的主要特征峰红移,PEDOT主链发生苯-醌转变;掺杂使得共混纤维的表面逐渐变得光滑;掺杂后,共混纤维的拉伸强度升高,断裂伸长降低。

PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结的制备及紫外探测性能

利用电化学阳极氧化方法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,采用旋涂方法在纳米管表面制作一层聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）∶聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT∶PSS）薄膜构建PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结并研究了其紫外探测性能。通过扫描电子显微镜（SEM）对TiO2纳米管和PEDOT∶PSS进行表面微观形貌表征。通过测试不同光照强度、不同偏压下的电压-电流和电流-时间曲线研究PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结在紫外光（UV）下的光电探测性能。由于TiO2纳米管较高的比表面积和PEDOT∶PSS较高的透射率,PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结具有优良的紫外光电探测性能。实验发现,在1 V偏压和光照强度为2. 14 m W/cm2的375 nm紫外光照射下,PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结的光电流可达973. 5μA,响应度为2. 23 A/W,外量子效率高达736. 5%。实验结果表明PEDOT∶PSS/TiO2纳米管肖特基结的紫外探测结构性能良好。

热定型时间对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响

将聚乙烯醇(PVA)水溶液与聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚(对苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)水分散液混合制备纺丝液,以甲醇做为凝固剂,通过湿法纺丝及后处理工艺制备出PVA/PEDOT∶PSS共混纤维。在此基础上,对共混纤维进行不同时间的热定型处理,探究热定型时间对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响。借助红外光谱分析仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、高阻计和单纤维强力仪考察共混纤维的性能。结果表明:随着热定型时间的增加,制备出的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维直径减小,随后表面出现灼烧痕迹;电导率与拉伸断裂强度均先增后降,热定型时间3min时电导率和拉伸断裂强度达到最大,分别为3.12S/cm和4.65cN/dtex;纤维拉伸断裂伸长持续降低。

水洗工艺对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响

将PVA溶于DMSO中,制备完全溶解的PVA/DMSO溶液。将PVA/DMSO溶液与PEDOT∶PSS水分散液共混,制得混合均匀的PVA/DMSO/PEDOT∶PSS共混纺丝液。通过湿法纺丝方法将共混纺丝液挤入甲醇凝固浴以凝固成纤,随后凝固定型的纤维经过不同个数的水洗槽进行水洗而制得不同组别的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维。探究了水洗次数对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响。借助扫描电子显微镜(SEM),红外光谱分析仪(FT-IR),高阻计和电子单纤维强力仪对共混纤维进行测试表征。结果表明:随着水洗次数的增加,纤维表面形貌逐渐变好,表面沟槽和凹陷数量减少,表面变得更加光滑;纤维的电导率逐渐增加;拉伸强度逐渐升高,断裂伸长率逐渐降低。

热定型工艺对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维结构和性能的影响

将PVA水溶液与PEDOT∶PSS水分散液共混,制备出混合均匀的PVA/PEDOT∶PSS混合纺丝液,通过改变湿法纺丝后处理工艺中的热定型制备出不同热定型温度下的PVA/PEDOT∶PSS共混导电纤维。探究了热定型工艺对共混纤维结构和性能的影响,并分析了影响机理。借助红外光谱分析仪(FT-IR),X射线衍射仪(XRD),高阻计,电子单纤维强力仪和扫描电子显微镜(SEM)对共混纤维进行测试表征。结果表明:热定型温度对共混纤维的结晶性能,导电性能,拉伸力学性能,表面形貌及热稳定性均有一定程度的改善。随着热定型温度的升高,纤维大分子链的结晶程度逐渐完善,形成择优取向不明显的多晶结构;纤维电导率逐渐提高;纤维的拉伸断裂强度逐渐升高,拉伸断裂伸长逐渐降低;纤维表面的沟槽数量减少,沟槽的均匀性及平行度提高,纤维表面形貌得到改善。

纺丝体系温度对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维性能的影响

将聚乙烯醇(PVA)水溶液与聚3,4-乙撑二氧噻吩∶聚对苯乙烯磺酸根阴离子(PEDOT∶PSS)水分散液共混,在不同的纺丝体系温度下,通过湿法纺丝方法制备出PVA/PEDOT∶PSS共混纤维。在制备出PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的基础上,探究了纺丝体系温度对共混纤维化学结构、表面形貌、导电性能及拉伸力学性能的影响。借助扫描电子显微镜、红外光谱分析仪、高阻计和电子单纤维强力仪对共混纤维进行测试表征。结果表明:随着纺丝体系温度的升高,制备出的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的导电性能逐渐升高,电导率由1.55S/cm增加到2.39S/cm;制备出的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维表面形貌有一定程度改善,纤维表面沟槽数量减少;制备出的PVA/PEDOT∶PSS共混纤维的拉伸强度逐渐升高,断裂伸长逐渐降低。

稀释溶剂对PEDOT∶PSS薄膜和有机太阳能电池性能的影响

采用喷涂技术制备聚3,4-乙撑二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)有机层薄膜,系统研究了乙醇、去离子水、甲醇、异丙醇和乙二醇等稀释溶剂对PEDOT∶PSS薄膜形貌、透过率及导电性能的影响。将PEDOT∶PSS薄膜应用于有机太阳能电池器件的制备,研究了不同溶剂对器件性能的影响。实验结果表明:采用乙醇稀释PEDOT∶PSS溶液,能有效抑制PEDOT∶PSS颗粒团聚,降低薄膜粗糙度,提高薄膜的透过率和导电性。以其制备的太阳能电池器件的能量转换效率明显高于其他溶剂稀释,转换效率为2.66%。