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新设计:透明可印刷塑料具有高导电性

来源: 科技日报
2022-12-06 11:42 
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美国机械工程研究科学家詹姆斯·庞德和佐治亚理工学院的研究人员设计出一种透明的聚合物薄膜,这种薄膜可像其他常用材料一样有效地导电,还很柔软,可在工业规模上使用。这一生产工艺有望催生新型柔性、透明的电子设备的出现,例如可穿戴式生物传感器、有机光伏电池,以及虚拟或增强现实显示器和眼镜。

为了制造一种可携带电荷的塑料薄膜,研究人员从一种名为PEDOT的聚合物着手。这种聚合物容易导电,但由于它具有不溶不熔的特点,使其加工处理困难。不过当在PEDOT结构中添加侧链时,它就能溶解并像可打印墨水或喷漆一样使用。然而,这些侧链本质上是蜡状物质,而蜡的导电性并不是很好。于是,在完成加工之时,研究人员将侧链敲掉并清洗。

研究人员创造了带有侧链的聚合物,接着用于打印或喷涂,然后化学切割侧链,并用常见的工业溶剂洗掉它们。经过最后的转化步骤后,产生了一种柔韧的、高导电性的薄膜,它很稳定,水或其他溶剂无法透过。

这种新材料被命名为PEDOT(OH)。未来,它可能会应用于平板显示器、光伏、智能窗户和其他材料,如最广泛使用的透明导体之一氧化铟锡。

研究团队在今年的两份化学杂志上发表了他们的研究成果,首先在《美国化学学会杂志》上描述了这一想法并证明了它是可行的。最近,他们优化了最大导电率的设计,成果发表在最新一期的《德国应用化学》上。

研究人员表示,使用氧化铟锡制造柔韧灵活的设备是相当困难的,因为它是一种容易破裂的脆性材料。新设计的聚合物是柔韧的,未来在生物电子领域,例如可植入皮肤的设备中,将是这些兼具机械灵活性、导电性和透明性的材料大放异彩的地方。

【责任编辑:张瑨瑄】
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