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自抑制法制備PEDOT厚膜和PEDOT/Te點復(fù)合薄膜

有機-無機復(fù)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(guān)注。在眾多導(dǎo)電聚合物中，聚(3，4一乙撐二氧S吩)(簡稱為PEDT)。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(fù)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(fù)合效果，極大地阻礙了有機/無機復(fù)合熱電材料的進展。

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(fù)合熱電材料領(lǐng)域取得新進展。通過新型Fe(III)氧化劑的自抑制作用，實現(xiàn)了PEDOT基體對均勻分散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(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。

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）?；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、健康檢測和運動模擬器、軟性機器人、電子皮膚、各種y療應(yīng)用中起著重要作用。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(dǎo)率的同時提升，獲得了功率因子超過100 mW/mK2的復(fù)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(fù)合納米熱電材料制備展示了新的方法和思路。下一步，該團隊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能電池中，并與傳統(tǒng)PET/ITO電極進行對比。研究發(fā)現(xiàn)，基于PEDOT:PSS:CFE電極的柔性鈣鈦礦太陽能電池光電轉(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一步抑制酸對塑料襯底的破壞，不會急劇去除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?；赑EDOT: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。為了進一步驗證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?，其光電轉(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，被廣泛用于太陽能電池、發(fā)光二極管、電化學(xué)晶體管、超級電容器以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。4)分散液的甩膜：將樣品分散液和經(jīng)過清洗除殘?zhí)幚砗蟮牟ＡЩ?，通過勻膠機處理，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)域其相較于無機半導(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，PEDOT:PSS導(dǎo)電凝膠體系的出現(xiàn)為解決這一問題帶來了新的策略。

近日，美國加州大學(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。基于簡單的注射成型等方法，可實現(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，該PEDOT:PSS凝膠體系展現(xiàn)出優(yōu)異的自愈合性能，在開發(fā)有機生物電子器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。