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碳纳米管(CNT)提升PEDOT/PSS复合材料优异性能

2020-08-26 来源:亚科官网

目前,聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸 PEDOT/PSS)光电元器件领域中使用最为广泛的导电聚合物之一。PEDOT/PSS中(3,4-乙烯二氧噻吩)PEDOT3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体的聚合物PSS是绝缘性的聚苯乙烯磺酸盐,两者混合在一起,极大地提高了PEDOT的溶解性,但PEDOT/PSS仍存在一定的局限性,比如载流子迁移率较低,使电导率降低等。因此, PEDOT/PSS 复合材料改性成为提高PEDOT导电能力和机械性能的有效方法。

碳纳米管(CNT)作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能,其熔点高、导电性和导热率良好,将其与PEDOT/PSS复合是提高 PEDOT/PSS 导电性能的重要方法。

碳纳米管可以提供自由体积,能够促进离子扩散,另外,碳纳米管与 PEDOT/PSS 基体可形成网络结构,这一结构能增强主体的电导率,还有就是碳纳米管的均匀分散可显著减少 PEDOT/PSS 体系的缺陷,从而改善导电性。

Cheng Hanlin 等[1]制备了含有不同CNT含量的PEDOT/PSS 气凝胶。通过电化学测试发现,当 CNT 质量分数为 10% 时,PEDOT/PSS 气凝胶在一定的扫描速率范围内可以保持理想的比电容 (30~50 F/g)。因此一定的 CNT 含量有助于提高 PEDOT/PSS 的导电性,并由此改善气凝胶的电容性能。CNT 还有助于通过提供额外的自由体积来增加表面积,气凝胶的多孔结构促进离子扩散过程,为电化学反应提供了合适的平台。

耿宏章等[2]将聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)基底薄膜用蒸馏水和乙醇超声清洗然后烘干。采用喷涂法将配好的碳纳米管溶液和聚3,4-乙烯二氧噻吩溶液依次喷涂在PET薄膜基底上,制得了具有“三明治”结构的碳纳米管/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/碳纳米管(CNT/PEDOT/CNT)薄膜,在透明导电膜中CNT和PEDOT并不是简单地堆叠,而是由于相互的交叉形成了稳定的三维结构,具有很高的附着力。得益于这一特殊结构,该薄膜更加稳定,且导电性高,在透光率为87%时,面电阻低至95Ω/sq,在应用过程中具有更优异的性能。

相关链接:PEDOT/PSS

参考文献:

1.Cheng Hanlin,et al. Materials Technology,2017,32(10):622–629.

2.一种“三明治”结构的碳纳米管/聚3,4-乙烯二氧噻吩透明导电薄膜及制备方法 CN110911030A