慕尼黑工業(yè)大學Peter Müller-Buschbaum教授團隊 ACS Nano:自支撐導電聚合物薄膜的多功能應用
2024-12-11 來源:高分子科技
近期,德國慕尼黑工業(yè)大學物理系Peter Müller-Buschbaum教授團隊提出一種Zn(TFSI)2離子鹽后處理導電聚合物PEDOT:PSS的策略以優(yōu)化薄膜材料的性能。 通過PEDOT:PSS與離子鹽之間的有益的離子交換(圖1a),成功地調整PEDOT:PSS中固有的靜電相互作用。簡單而有效的一步離子鹽后處理改性的PEDOT:PSS自支撐薄膜的電氣性能可與其他復雜工程方法獲得的結果相媲美,還表現(xiàn)出增強的機械柔韌性(圖2)。為了深入了解整體性能提升的機制,采用了一系列互補的表征方案(圖1和圖3),以解釋從分子結構到長距離導電網絡的多重尺度結構。在分子水平上,可以觀察到離子交換反應、氧化水平、鏈構象、PEDOT 晶體的顯著變化,以及多余非導電PSS鏈的去除;在納米尺度上,通過形成電子滲透良好的網絡,對富含PEDOT的區(qū)域進行純化和致密化,可以實現(xiàn)晶粒間耦合。此外,本研究還證明了離子鹽改性的PEDOT:PSS自支撐薄膜在熱電發(fā)電機、高導電水凝膠和濕度響應執(zhí)行器領域的多功能應用的巨大前景。因此,本研究建立了多尺度結構—多功能特性—多功能應用的閉環(huán)關系。相關工作以題為“Electrostatic Tailoring of Freestanding Polymeric Films for Multifunctional Thermoelectrics, Hydrogels, and Actuators”的論文發(fā)表在最新一期的《ACS Nano》上。Suo Tu博士為論文第一作者,Peter Müller-Buschbaum教授和Ting Tian博士為論文共同通訊作者。慕尼黑工業(yè)大學化學系Roland A. Fischer教授和Xiaoxin Ma博士等人為本工作的重要合作者。
圖1.用離子鹽后處理的PEDOT:PSS薄膜的分子間相互作用、聚合物鏈構象和摻雜水平的變化
圖2.用離子鹽后處理的PEDOT:PSS薄膜的熱電和機械性能
圖3.用離子鹽后處理的PEDOT:PSS薄膜的微觀結構分析
圖4.PEDOT:PSS基薄膜的熱電發(fā)電機、導電水凝膠和濕度響應執(zhí)行器
全文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12502
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(責任編輯:xu)
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