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質子離子液體用以增強導電聚合物薄膜導電性

2025-01-22 09:56:51 sh默尼 27

(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是一種用于可拉伸透明導體(STCs)的導電材料。因其具有高導電性、光學透明度和可拉伸性而受到重視,這些特征是高性能可穿戴生物電子學的基本特性(如:生物信號和應變傳感器)。為了增強這些特性,已有研究者探索了各種添加劑,例如:有機試劑、含氟表面活性劑、多元醇和離子液體(ILs)。其中,離子液體不僅提高了PEDOT:PSS的導電性和可拉伸性,而且還表現出優異的生物相容性。目前的PEDOT:PSS/IL薄膜分別可達到高達2500 S cm-150%的導電性和拉伸性。但是,增強離子液體這些特性的機制尚不清楚,所以需要全面了解結構-性能的關系,以便于開發基于PEDOT:PSSSTC。


此前研究中,雖然有報道稱某些離子液體(如:基于1-乙基-3-甲基咪唑陽離子(EMIM)的非質子離子液體(ap-ILs)和基于1-甲基咪唑陽離子(p-MIM)的質子離子液體(p-ILs))能改善PEDOT:PSS薄膜性能。然而,由于先前研究的p-ILs的數量有限,故p-ILs的普遍有效性尚未得到證實,且相關機制缺乏清晰認識,這在一定程度上阻礙了高性能PEDOT:PSS/IL材料的進一步發展。

基于此,來自梨花女子大學Byoung Hoon Lee大邱大學Seoung Ho Lee研究團隊通過分析基于具有不同烷基鏈長度的咪唑(IM)陽離子的質子離子液體(非質子離子液體來擴大對p-IL有效性的研究。研究者們發現,PEDOT:PSS/p-IL薄膜比PEDOTPSS/ap-IL薄膜有著更高的導電性和拉伸性,薄膜的導電性和拉伸性會隨著烷基鏈長度的減小而增加,使用雙質子化p-IL時,電導率和拉伸性分別可達2200 S cm-165%


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