柔性电子技术的发展催生了对兼具卓越电学性能与机械适应性的导电聚合物迫切需求。在互补电路构建中，整合p型与n型导电聚合物至关重要，但开发可拉伸n型聚合物始终面临挑战。他们通过精细调控聚合物间相互作用，显著提升了PBFDO的本征拉伸性与环境稳定性。本研究由此确立了高性能可拉伸n型导电聚合物工程化的新基础原理，为下一代柔性电子器件的发展开辟了道路。

  导电聚合物因在可穿戴设备、印刷电子、传感器及生物电子学等领域的广泛应用而备受关注，而实现器件与动态生物组织的无缝集成，材料的拉伸性能至关重要。尽管p型导电聚合物的力学相容性已得到大幅改善，但针对构建互补电路的可拉伸n型导电聚合物的研究仍处于起步阶段。n型导电聚合物因LUMO能级较低，极易受水氧影响。提升结晶度虽能减少晶界缺陷、固定掺杂剂分子，进而改善导电性与环境稳定性，却不可避免地增加材料脆性，削弱材料与弹性基底的界面附着力，给可拉伸电子器件的实现带来挑战。

  近期，天津大学胡文平教授、王以轩教授团队聚焦柔性电子领域核心需求，针对 n 型导电聚合物 PBFDO 固有拉伸性能不足、环境稳定性差的关键难题，创新提出氢键介导的聚乙二醇（PEG）插层改性策略。团队通过精细调控聚合物间相互作用，让 PEG 成功嵌入 PBFDO 的面外层状堆积结构，既提升了聚合物链段运动能力以实现应力耗散，又促进面内 π 电子离域，同步优化了材料的电荷传输性能与环境稳定性。这项研究确立了高性能可拉伸 n 型导电聚合物工程化的新原理，为可穿戴能量采集器、生物相容性传感器及智能电子皮肤等下一代柔性电子器件的研发提供了核心材料支撑。

  2026年1月19日，相关成果以“Environmentally Stable N-Type Conducting Polymer with High Intrinsic Stretchability”为题，发表在《Advanced Materials》上，文章第一作者是天津大学赵雅茹，李毅铭。

图1 a) 聚乙二醇（PEG）替代溶剂对PBFDO进行塑化的示意图。b) 不同PEG固含量下自支撑PBFDO-PEG薄膜的应力-应变曲线。c) PBFDO薄膜、PBFDO-PEG薄膜及FA-PEG薄膜的XPS（O 1s）光谱。d) PBFDO薄膜及不同PEG固含量的PBFDO-PEG薄膜的EPR谱图。

图2 PBFDO- PEG复合薄膜的力电性能表征。a) 不同PEG固含量下PBFDO-PEG薄膜裂纹起始应变的变化。b) 不同PEG固含量下PBFDO-PEG薄膜的电导率。c) 拉伸过程中PBFDO-PEG薄膜的电阻与电导率变化。d) PBFDO-PEG薄膜在100%应变下经1000次循环的电阻变化；以及在不同储存条件下d) 0%应变和e) 100%应变状态下，经15天储存后薄膜的电阻变化。

图3 PBFDO- PEG薄膜的掠入射广角X射线散射表征与薄膜的微观结构示意图。a) PBFDO薄膜，b) PEG薄膜，c) PBFDO-PEG共混薄膜的GIWAXS图案。 GIWAXS检测到的PEG混掺后d) (010)峰和e) (100) 峰位移。f) PBFDO薄膜与PBFDO-PEG薄膜的微观结构改变示意图。

图4. PBFDO-PEG材料在电生理信号记录与热电设备中的应用。a) 心电图信号，b) 表面肌电图信号，c) 眼电图信号；分别由Ag/AgCl凝胶电极与PBFDO-PEG电极测量所得。d) 全印刷热电设备结构示意图。e) SEBS基底上的全印刷热电设备。f) 不同基底上全印刷热电装置的输出电压。沿装置纵向（g）和横向（h）方向的单轴拉伸测试，在冷源温度(Tc)为20℃及热源温度(Th)分别为50℃和80℃时热电装置输出电压的变化。V/V?为不同应变速率下输出电压(V)与初始输出电压(V?)之比。

总结：

  文章针对 n 型导电聚合物 PBFDO 固有拉伸性能不足的关键难题，提出基于氢键介导的聚乙二醇（PEG）插层策略：通过 PEG 嵌入 PBFDO 的面外层状堆积结构，既提升了聚合物链段的运动能力以实现应力耗散，又促进了面内π电子离域，从而同步优化材料的电荷传输性能与环境稳定性。

  经改性后的 PBFDO-PEG 复合材料本征电导率可达 900 S/cm，在 100% 拉伸应变下电导率更提升至 2265 S/cm 以上，经 1000 次拉伸循环后仍保持稳定性能；在空气中储存三个月后，电导率仍保留初始值的 1/5，稳定性较原始 PBFDO 提升 5 倍。

  基于该改性材料，研究成功制备出可拉伸表皮电生理电极，实现了心电图（ECG）、肌电图（EMG）及眼电图（EOG）信号的高质量采集；同时将其与本征可拉伸 p 型半导体 PEDOT:PSS 集成，构建出包含六对热电偶的有机热电装置，该装置在 60% 拉伸应变下仍能稳定运行。此类具备优异力电综合性能的n型导电材料，为可穿戴能量采集、人体电生理信号传感及智能电子皮肤等前沿领域的发展提供了核心材料解决方案。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202518190

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