共轭聚合物是一类典型的半刚性链高分子,共轭刚性链对其凝聚态行为如链段动力学、溶液性质、结晶行为等有很大影响。共轭聚合物的结晶不仅受热力学规律的控制,还受动力学机制的影响。由于载流子各向异性的传输特性,共轭聚合物的晶型和结晶取向会影响载流子的传输。因此,有效调控共轭聚合物的晶型和结晶取向,具有十分重要的意义。
图1. 通过弯液面辅助诱导溶液剪切(MASS)策略调控P3BT/P3HS的晶型以及共晶和相分离的相互转变。
图2. 以P3BT-3K/P3HS-3K为例说明共混物体系的晶型以及共晶和微相分离转变的过程。
随后,他们利用弯液面辅助诱导溶液剪切策略,将P3BT/P3HS共混溶液受限在两个平板之间,随着下平板的移动速率逐渐增加,P3BT-3K/P3HS-3K和 P3BT-3K/P3HS-16K中的P3BT-3K的晶型会从II逐渐转变成I,并且和P3HS-3K共结晶(图2),但是和P3HS-16K发生相分离分别结晶。这是因为在P3BT-3K/P3HS-3K中,P3BT和P3HS在(100)方向的结晶有序长度相互匹配,因此两者能够共结晶。而P3BT-3K和P3HS-16K的结晶有序长度相差较大,并且随着剪切过程进一步增大,导致两者无法共结晶。P3BT和P3HS受结晶有序长度影响能否共结晶也可以通过P3BT-16K/P3HS-16K体系的结晶行为得到验证。P3BT-16K和P3HS-16K均表现为晶型I,通过溶液剪切过程晶型不发生变化。但两者的结晶有序长度更加匹配,因此比P3BT-3K/P3HS-3K更容易形成共晶。他们利用GIXRD等手段对P3BT/P3HS共混物的晶型转变、共晶和相分离转变机制进行了细致探究,并将不同结晶结构与光物理性质相关联。
文章链接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01614
- 复旦大学彭娟团队 ACS Nano: 共轭高分子的晶型及结晶取向调控 2022-07-14
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