慕尼黑工业大学Peter Müller-Buschbaum教授团队 ACS Nano：自支撑导电聚合物薄膜的多功能应用
2024-12-11 来源：高分子科技
近期，德国慕尼黑工业大学物理系Peter Müller-Buschbaum教授团队提出一种Zn(TFSI)2离子盐后处理导电聚合物PEDOT:PSS的策略以优化薄膜材料的性能。 通过PEDOT:PSS与离子盐之间的有益的离子交换(图1a)，成功地调整PEDOT:PSS中固有的静电相互作用。简单而有效的一步离子盐后处理改性的PEDOT:PSS自支撑薄膜的电气性能可与其他复杂工程方法获得的结果相媲美，还表现出增强的机械柔韧性（图2）。为了深入了解整体性能提升的机制，采用了一系列互补的表征方案（图1和图3），以解释从分子结构到长距离导电网络的多重尺度结构。在分子水平上，可以观察到离子交换反应、氧化水平、链构象、PEDOT 晶体的显著变化，以及多余非导电PSS链的去除；在纳米尺度上，通过形成电子渗透良好的网络，对富含PEDOT的区域进行纯化和致密化，可以实现晶粒间耦合。此外，本研究还证明了离子盐改性的PEDOT:PSS自支撑薄膜在热电发电机、高导电水凝胶和湿度响应执行器领域的多功能应用的巨大前景。因此，本研究建立了多尺度结构—多功能特性—多功能应用的闭环关系。相关工作以题为“Electrostatic Tailoring of Freestanding Polymeric Films for Multifunctional Thermoelectrics, Hydrogels, and Actuators”的论文发表在最新一期的《ACS Nano》上。Suo Tu博士为论文第一作者，Peter Müller-Buschbaum教授和Ting Tian博士为论文共同通讯作者。慕尼黑工业大学化学系Roland A. Fischer教授和Xiaoxin Ma博士等人为本工作的重要合作者。
图1.用离子盐后处理的PEDOT:PSS薄膜的分子间相互作用、聚合物链构象和掺杂水平的变化
图2.用离子盐后处理的PEDOT:PSS薄膜的热电和机械性能
图3.用离子盐后处理的PEDOT:PSS薄膜的微观结构分析
图4.PEDOT:PSS基薄膜的热电发电机、导电水凝胶和湿度响应执行器
全文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12502
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（责任编辑：xu）
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