基于PEDOT:PSS/Ag NW的可拉伸應(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(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。這些應(yīng)用常常要求其在各種觸摸拉伸等應(yīng)變下，能夠準(zhǔn)確且可靠地探測到應(yīng)變。低可靠性和靈敏度以及窄的感應(yīng)范圍限制了其進(jìn)一步發(fā)展。

　　中國k學(xué)院寧波材料所葛子義研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合香港理工大學(xué)嚴(yán)鋒課題組，研發(fā)出一種具有寬可拉伸范圍、高靈敏度、高可靠性等功能特性的柔性可拉伸應(yīng)變傳感器，并成功實(shí)現(xiàn)對人體運(yùn)動(dòng)行為的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確可靠監(jiān)測。

　　器件對手指彎曲的精準(zhǔn)梯度響應(yīng)（循環(huán)三次）；器件在0？50%拉伸下的應(yīng)變響應(yīng)

　　該團(tuán)隊(duì)成員樊細(xì)副研究員和香港理工大學(xué)王乃祥等利用新型的轉(zhuǎn)移？印刷方法制備了高導(dǎo)電的PEDOT:PSS/AgNW雜化透明薄膜。x酸處理的PEDOT:PSS表現(xiàn)了高的導(dǎo)電性（導(dǎo)電率σ=3100Scm？1）。然后通過液體PDMS固化輔助轉(zhuǎn)移？印刷方法，將PEDOT:PSS/Ag NW材料從玻璃襯底上轉(zhuǎn)移？而室溫溫和甲磺酸處理為制備高性能柔性的PEDOT:PSS的塑料電極提供了一條簡單而有效的途徑。印刷到彈性的PDMS薄膜，從而得到了PEDOT:PSS/AgNW被包覆的PDMS可拉伸的應(yīng)變傳感器。利用PEDOT:PSS/AgNW/PDMS的包覆結(jié)構(gòu)以及界面之間強(qiáng)的粘附性，提高器件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，這有利于提高應(yīng)變響應(yīng)的可靠性。另外，盡管少量的Ag NWs在拉伸過程中會(huì)斷裂，但是x酸處理的高導(dǎo)電的PEDOT:PSS能夠補(bǔ)償AgNWs的導(dǎo)電性的下降；這種雜化的薄膜提供了多條導(dǎo)電通道，有利于載流子的傳輸和電荷收集，從而增強(qiáng)了器件響應(yīng)的可靠性。

PEDOT成膜方法

目前PEDOT成膜方法主要有物理涂覆法、電化學(xué)聚合法和原位聚合法：

物理涂敷法

物理涂覆法是將PEDOT分散液，通過刮涂、滴涂、旋涂等方式，涂覆在基材表面，經(jīng)干燥后形成PEDOT薄膜。通常情況下，需要利用水溶性較好的PSS作為絡(luò)合離子與PEDOT形成PEDOT:PSS聚合物，使不溶于水的PEDOT可以獲得較好的水溶性以及成膜性。將PSS溶解于一定量的去離子水中，向其中滴加入EDOT單體，緩慢攪拌。

物理涂覆法操作簡單，直接使用市售的PEDOT溶液或?qū)ζ溥M(jìn)行一定的摻雜改性后即可涂膜。其缺點(diǎn)主要是由于PEDOT本身不溶不熔的性質(zhì)而不能單獨(dú)成膜，要加入PSS形成分散液后方能采用物理涂覆法。此外物理法制得的膜厚度較大，厚度j確度較低。但是其方便地添加粒子、更換電解液等，是適用于大規(guī)模工業(yè)化的一種成膜方法。PSS含有兩x官能團(tuán)，磺酸又是強(qiáng)酸，所以它不僅可以作為分散劑，改善PEDOT的溶解性，而且可以作為平衡電荷的摻雜劑，提高PEDOT的電導(dǎo)率。

PEDOT-顯示器的未來？

                                         —均質(zhì)處理PEDOT

　　PEDOT/PSS懸浮液在塑料或玻璃表面，可以形成透明的PEDOT/PSS導(dǎo)電膜，不僅加工處理方便，而且具有可見光透過率高，用量小，抗水解性能好，綠色環(huán)保（水基分散體）等優(yōu)點(diǎn)，使得PEDOT獲得了巨大的商業(yè)成功，在有機(jī)薄膜太陽能電池材料，OLED材料，電致變色材料，透明電極材料等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景，在靜電屏蔽也有應(yīng)用。ODA-SA/PEDOT-PSS膜電導(dǎo)率高于ODA/PEDOT-PSS復(fù)合LB膜,其電導(dǎo)率呈各向異性,水平電導(dǎo)率(σ_‖)與垂直電導(dǎo)率(σ_⊥)之間相差3～4個(gè)數(shù)量級,Ⅰ-Ⅴ曲線呈指數(shù)關(guān)系,為典型的電子隧穿類型。

　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

　　1.隨著均質(zhì)壓力和次數(shù)的增加，樣品的顏色有一定程度的變淺

　　2.均質(zhì)前的沉淀物，均質(zhì)之后靜置后樣品狀態(tài)穩(wěn)定不沉淀

　　3.均質(zhì)處理后，樣品溫度會(huì)略微升高，此時(shí)在試管中的流動(dòng)狀態(tài)仍為液體。靜置后溫度降低，“粘壁”現(xiàn)象會(huì)較為明顯。

對比PEDOT：PSS薄膜，PEDOT：PSS水凝膠因其富含水的性質(zhì)和類似組織的機(jī)械性能而被認(rèn)為是生物組織更理想的接口替代品。因?yàn)樗鼈儾粌H可以為細(xì)胞生長和分化提供適宜的微環(huán)境，而且還提供了一種導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，可以在電刺激下原位研究細(xì)胞行為。不幸的是，目前大多數(shù)PEDOT：PSS水凝膠都是在超出生物組織的耐受極限高溫環(huán)境下制備的。此外，目前幾乎沒有報(bào)道可注射的PEDOT：PSS水凝膠，而其對于微創(chuàng)生物醫(yī)學(xué)是非常急需的。（XinyuJiang,ShanglongPeng*,etal。