Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
ПЕДОТ: PSS
Электрохромное переключение в двух электродах PEDOT: PSS, соединенных куском буферных полосок PhastGel SDS . Электроды были обратимо и многократно окислены и восстановлены путем переключения полярности приложенного потенциала 1 В. Это наблюдалось по изменению цвета между темным (восстановленный ПЭДОТ) и светлым (окисленный ПЭДОТ) синим внутри электродов, демонстрируя перенос ионов между электродами и внутрь них. [1]

поли (3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат ( PEDOT: PSS ) представляет собой полимерную смесь двух иономеров . Один из компонентов этой смеси состоит из сульфоната полистирола натрия, который представляет собой сульфированный полистирол . Часть сульфонильных групп депротонирована и несет отрицательный заряд. Другой компонент поли (3,4-этилендиокситиофен) (ПЭДОТ) представляет собой сопряженный полимер, несет положительный заряд и основан на политиофене . Вместе заряженные макромолекулы образуют макромолекулярную соль .[2]

Синтез [ править ]

ПЕДОТ: ПСС может быть получен путем смешивания водного раствора ПСС с мономером ЭДОТ и с полученной смесью раствора персульфата натрия и сульфата железа . [3] [4]

Приложения [ править ]

PEDOT: PSS имеет самый высокий КПД среди проводящих органических термоэлектрических материалов (ZT ~ 0,42) и, следовательно, может использоваться в гибких и биоразлагаемых термоэлектрических генераторах . [5] Тем не менее, его наибольшее применение - это прозрачный , проводящий полимер с высокой пластичностью . Например, AGFA покрывает 200 миллионов фотопленок в год [ ссылка необходима ] тонким, сильно растянутым слоем практически прозрачного и бесцветного PEDOT: PSS в качестве антистатического агента для предотвращения электростатических разрядов во время производства и обычного использования пленки, независимо отв условиях влажности и в качестве электролита в полимерных электролитических конденсаторах .

При добавлении органических соединений, включая высококипящие растворители, такие как метилпирролидон , диметилсульфоксид , сорбит , ионные жидкости и поверхностно-активные вещества, проводимость увеличивается на много порядков. [6] [7] [8] [9] [10] Это делает его также подходящим в качестве прозрачного электрода , например, в сенсорных экранах , органических светодиодах , [11] гибких органических солнечных элементах [12] [13] и электронная бумага для замены традиционно используемого оксида индия и олова(ITO). Благодаря высокой проводимости (до 4600 См / см) [14] он может использоваться в качестве катодного материала в конденсаторах, заменяющих диоксид марганца или жидкие электролиты . Он также используется в органических электрохимических транзисторах .

Электропроводность PEDOT: PSS также может быть значительно улучшена путем дополнительной обработки различными соединениями, такими как этиленгликоль , диметилсульфоксид (ДМСО), соли, цвиттерионы , сорастворители, кислоты, спирты, фенол, геминальные диолы и амфифильные фторсодержащие соединения. . [15] [16] [17] [18] Эта проводимость сравнима с проводимостью ITO, популярного прозрачного электродного материала, и она может утроиться по сравнению с ITO после того, как сеть углеродных нанотрубок и серебряных нанопроволок встроена в PEDOT: PSS [ 19] и используется для гибких органических устройств. [20]

ПЭДОТ: ПСС , как правило , наносят в виде дисперсии в гелеобразных частиц в воде . Проводящий слой на стекле получают путем нанесения слоя дисперсии на поверхность, обычно путем центрифугирования и вытеснения воды под действием тепла. Специальные PEDOT: краски и составы PSS были разработаны для различных процессов нанесения покрытий и печати . PEDOT на водной основе: чернила PSS в основном используются для нанесения покрытий на штампы , флексографии , глубокой печати и струйной печати. Если требуется паста с высокой вязкостью и медленное высыхание, как при трафаретной печатипроцессы PEDOT: PSS также может поставляться в высококипящих растворителях, таких как пропандиол . Сухой PEDOT: гранулы PSS могут быть получены методом сублимационной сушки, которые повторно диспергируются в воде и различных растворителях , например этаноле, для увеличения скорости сушки во время печати. Наконец, для преодоления разложения под воздействием ультрафиолета и условий высокой температуры или влажности доступны УФ-стабилизаторы PEDOT: PSS.

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Bengtsson K, Nilsson S, Robinson N (2014). «Электропроводящие полимерные электроды для гель-электрофореза» . PLoS ONE . 9 (2): e89416. DOI : 10.1371 / journal.pone.0089416 . PMC  3929695 . PMID  24586761 .
  2. ^ Groenendaal, L .; Jonas, F .; Freitag, D .; Pielartzik, H .; Рейнольдс, младший (2000). «Поли (3,4-этилендиокситиофен) и его производные: прошлое, настоящее и будущее». Современные материалы . 12 (7): 481–494. DOI : 10.1002 / (SICI) 1521-4095 (200004) 12: 7 <481 :: AID-ADMA481> 3.0.CO; 2-C .
  3. ^ Geoghegan, Марк; Hadziioannou, Жорж (2013). Полимерная электроника (Первое изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 125. ISBN 9780199533824.
  4. ^ Yoo, Dohyuk; Ким, Чонхун; Ким, Чон Хён (2014). «Прямой синтез высокопроводящих композитов поли (3,4-этилендиокситиофен): поли (4-стиролсульфонат) (PEDOT: PSS) / графен и их применение в системах сбора энергии» (PDF) . Нано-исследования . 7 (5): 717–730. DOI : 10.1007 / s12274-014-0433-Z . Проверено 31 августа 2017 года .
  5. ^ Сато, Норифуса; Оцука, Масаджи; Оки, Томоко; Охи, Акихико; Сакураи, Ясуаки; Ямасита, Юкихико; Мори, Такао (2018). «Органический термоэлектрический модуль π-типа, поддерживаемый фотолитографической формой: рабочая гипотеза липких термоэлектрических материалов» . Наука и технология перспективных материалов . 19 : 517–525. DOI : 10.1080 / 14686996.2018.1487239 . PMC 6052422 . PMID 30034560 .  
  6. ^ Ким, Ён Хён; Сакс, Кристоф; Machala, Michael L .; Мэй, Кристиан; Мюллер-Мескамп, Ларс; Лео, Карл (22 марта 2011 г.). «Высокопроводящий PEDOT: электрод PSS с оптимизированным растворителем и последующей термической обработкой для органических солнечных элементов, не содержащих ITO». Современные функциональные материалы . 21 (6): 1076–1081. DOI : 10.1002 / adfm.201002290 .
  7. ^ Ким, JY; Юнг, JH; Ли, Германия; Джу, Дж. (2002). «Повышение электропроводности поли (3,4-этилендиокситиофена) / поли (4-стиролсульфоната) путем замены растворителей». Синтетические металлы . 126 (2–3): 311–316. DOI : 10.1016 / S0379-6779 (01) 00576-8 .
  8. ^ Ouyang, J .; Xu, Q .; Чу, CW; Ян, Й .; Li, G .; Шинар, Дж. (2004). «О механизме увеличения проводимости в пленке поли (3,4-этилендиокситиофен): поли (стиролсульфонат) путем обработки растворителем». Полимер . 45 (25): 8443–8450. DOI : 10.1016 / j.polymer.2004.10.001 .
  9. ^ Дёббелин, М .; Marcilla, R .; Salsamendi, M .; Pozo-Gonzalo, C .; Карраско, премьер-министр; Pomposo, JA; Mecerreyes, D. (2007). «Влияние ионных жидкостей на электропроводность и морфологию PEDOT: PSS Films». Химия материалов . 19 (9): 2147–2149. DOI : 10.1021 / cm070398z .
  10. ^ Ся, Y; Оуян, Дж (2010). «Значительное повышение проводимости проводящих пленок поли (3,4-этилендиокситиофен): поли (стиролсульфонат) посредством обработки органическими карбоновыми кислотами и неорганическими кислотами». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 2 (2): 474–83. DOI : 10.1021 / am900708x . PMID 20356194 . 
  11. ^ Ким, Ён Хён; Ли, Чжонхи; Хофманн, Симона; Собери, Malte C .; Мюллер-Мескамп, Ларс; Лео, Карл (2013). «Достижение высокой эффективности и повышенной стабильности в прозрачных органических светодиодах, не содержащих ITO, с помощью электродов из проводящих полимеров». Современные функциональные материалы . 23 (30): 3763–3769. DOI : 10.1002 / adfm.201203449 .
  12. ^ Парк, Yoonseok; Бергер, Яна; Тан, Чжэн; Мюллер-Мескамп, Ларс; Ласаньи, Андрес Фабиан; Вандевал, Коэн; Лео, Карл (2016). «Гибкие световозвращающие подложки для органических фотоэлектрических систем» . Письма по прикладной физике . 109 (9): 093301. Bibcode : 2016ApPhL.109i3301P . DOI : 10.1063 / 1.4962206 .
  13. ^ Парк, Yoonseok; Нем, Фредерик; Мюллер-Мескамп, Ларс; Вандевал, Коэн; Лео, Карл (2016). «Оптическая дисплейная пленка как гибкая и светозахватывающая подложка для органических фотоэлектрических элементов» . Оптика Экспресс . 24 (10): A974-80. Bibcode : 2016OExpr..24A.974P . DOI : 10,1364 / OE.24.00A974 . PMID 27409970 . 
  14. ^ Worfolk, Брайан Дж .; Эндрюс, Шон С.; Парк, Стив; Райнспах, Юлия; Лю, Нан; Тони, Майкл Ф .; Mannsfeld, Stefan CB; Бао, Чжэнань (2015-11-17). «Сверхвысокая электропроводность в полимерных прозрачных пленках со сдвигом в растворе» . Труды Национальной академии наук . 112 (46): 14138–14143. Bibcode : 2015PNAS..11214138W . DOI : 10.1073 / pnas.1509958112 . PMC 4655535 . PMID 26515096 .  
  15. ^ Ouyang, J .; Chu, C. -W .; Chen, F. -C .; Xu, Q .; Ян, Ю. (2005). «Поли (3,4-этилендиокситиофен) с высокой проводимостью: пленка из полистиролсульфоната и ее применение в полимерных оптоэлектронных устройствах». Современные функциональные материалы . 15 (2): 203–208. DOI : 10.1002 / adfm.200400016 .
  16. ^ Сагай, Джабер; Фаллахзаде, Али; Saghaei, Tayebeh (2015). «Органические солнечные элементы без ITO, использующие обработанные фенолом аноды PEDOT: PSS с высокой проводимостью». Органическая электроника . 24 : 188–194. DOI : 10.1016 / j.orgel.2015.06.002 .
  17. ^ Фаллахзаде, Али; Сагаи, Джабер; Юсефи, Мохаммад Хасан (2014). «Влияние обработки парами спирта на электрические и оптические свойства пленок поли (3,4-этилендиокситиофен): поли (стиролсульфонат) для органических светодиодов, не содержащих оксида индия и олова». Прикладная наука о поверхности . 320 : 895–900. DOI : 10.1016 / j.apsusc.2014.09.143 .
  18. ^ Сагай, Джабер; Фаллахзаде, Али; Юсефи, Мохаммад Хасан (2015). «Улучшение электропроводности пленок PEDOT: PSS после обработки 2-метилимидазолом». Органическая электроника . 19 : 70–75. DOI : 10.1016 / j.orgel.2015.01.026 .
  19. ^ Стэплтон, AJ; Ямбем, SD; Johns, AH; Афре, РА; Эллис, А.В.; Shapter, JG; Андерссон, Г.Г .; Quinton, JS; Burn, PL; Meredith, P .; Льюис, Д.А. (2015). «Плоские серебряные нанопроволоки, углеродные нанотрубки и прозрачные электроды из нанокомпозита PEDOT: PSS» . Наука и технология перспективных материалов . 16 (2): 025002. DOI : 10,1088 / 1468-6996 / 16/2/025002 . PMC 5036479 . PMID 27877771 .  
  20. ^ Entifar, Siti Aisyah Nurmaulia; Хан, Джу Вон; Ли, Дон Джин; Рамадан, Зено Ризки; Хонг, Джухи; Канг, Мун Хи; Ким, Соён; Лим, Дончан; Юнь, Чанхун; Ким, Ён Хён (2019). «Одновременно улучшенные оптические, электрические и механические свойства легко растяжимых прозрачных серебряных нанопроволочных электродов с использованием органического модификатора поверхности» . Наука и технология перспективных материалов . 20 : 116–123. DOI : 10.1080 / 14686996.2019.1568750 . PMC 6383608 . PMID 30815043 .