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PSS含有兩x官能團,磺酸又是強酸,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的電導率。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。滴加鹽酸控制體系pH值范圍為2~3。50%拉伸下的應變響應該團隊成員樊細副研究員和香港理工大學王乃祥等利用新型的轉移。然后慢慢滴入(NH4)2S2O8與Fe2(SO4)3混合溶液,快速攪拌反應24h。分別用陰陽離子交換樹脂交換無機鹽離子4h,得到PEDOT/PSS深藍色溶液。
基于PEDOT:PSS/Ag NW的可拉伸應變傳感器
可拉伸的應變傳感器,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療應用中起著重要作用。這些應用常常要求其在各種觸摸拉伸等應變下,能夠準確且可靠地探測到應變。低可靠性和靈敏度以及窄的感應范圍限制了其進一步發(fā)展。
中國k學院寧波材料所葛子義研究員團隊聯(lián)合香港理工大學嚴鋒課題組,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變傳感器,并成功實現(xiàn)對人體運動行為的實時準確可靠監(jiān)測。
器件對手指彎曲的精準梯度響應(循環(huán)三次);器件在0?50%拉伸下的應變響應
該團隊成員樊細副研究員和香港理工大學王乃祥等利用新型的轉移?印刷方法制備了高導電的PEDOT:PSS/AgNW雜化透明薄膜。x酸處理的PEDOT:PSS表現(xiàn)了高的導電性(導電率σ=3100Scm?1)。然后通過液體PDMS固化輔助轉移?印刷方法,將PEDOT:PSS/Ag NW材料從玻璃襯底上轉移?印刷到彈性的PDMS薄膜,從而得到了PEDOT:PSS/AgNW被包覆的PDMS可拉伸的應變傳感器。利用PEDOT:PSS/AgNW/PDMS的包覆結構以及界面之間強的粘附性,提高器件結構的穩(wěn)固性,這有利于提高應變響應的可靠性。另外,盡管少量的Ag NWs在拉伸過程中會斷裂,但是x酸處理的高導電的PEDOT:PSS能夠補償AgNWs的導電性的下降;關于摻雜后導電聚合物的導電機理,目前比較成熟的觀點可用下圖(二)加以簡要說明。這種雜化的薄膜提供了多條導電通道,有利于載流子的傳輸和電荷收集,從而增強了器件響應的可靠性。
在這些復合使用的材料中,導電高分子PEDOT/PSS由于具有與絕大多數(shù)有機物匹配的功函數(shù),以及良好的導電性和光透過率,且可以采用溶液法/印刷工藝制程。然而PEDOT/PSS的導電性能難以滿足OLED等元器件對透明電極的要求,單獨作為透明電極使用尚需要長時 間的技術突破。2)與PSSH溶液混合,在混合溶液中加入堿(包括氫y化鉀,氫y化鈉,氫氧化鈣,氫y化鋇),攪拌得到藍色的混合液。納米銀線與PEDOT/PSS兩種材料的復合使用可以將兩種導電材料的性質互相取長補短,即在保證電導率的同時,又可以解決能級匹配的問題,同時PEDOT/PSS也可以用于改善納米銀線材料涂布時表面的不均勻性,為未來柔性器件領域大規(guī)模量產透明電極提供了一種新型的解決方案。