ПЕДОТ: PSS - Википедия - PEDOT:PSS

ПЕДОТ: PSS
Электрохромный переключение на два PEDOT: PSS электроды соединены кусочком PhastGel SDS буферные полоски. 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 (ПЕДОТ: PSS) это полимер смесь двух иономеры. Один компонент в этой смеси состоит из сульфонат полистирола натрия который является сульфированный полистирол. Часть сульфонил группы депротонированный и несут отрицательный заряд. Другой компонент поли (3,4-этилендиокситиофен) (ПЕДОТ) - это сопряженный полимер и несет положительный заряд и основан на политиофен. Вместе заряжен макромолекулы образуют макромолекулярный соль.[2]

Синтез

ПЕДОТ: ПСС может быть приготовлен путем смешивания водного раствора PSS с EDOT мономера, а к полученной смеси - раствор персульфат натрия и сульфат железа.[3][4]

Приложения

PEDOT: PSS имеет самую высокую эффективность среди проводящих органических термоэлектрические материалы (ZT ~ 0,42) и, следовательно, может использоваться в гибких и биоразлагаемых термоэлектрические генераторы.[5] И все же его самое большое приложение - это прозрачный, проводящий полимер с высоким пластичность. Например, AGFA пальто 200 миллионов фотопленки в год[нужна цитата ] с тонким, сильно растянутым слоем практически прозрачного и бесцветного PEDOT: PSS в качестве антистатик для предотвращения электростатических разрядов во время производства и обычного использования пленки, независимо от влажность условиях, и как электролит в полимерные электролитические конденсаторы.

Если органические соединения, включая высококипящие растворители, такие как метилпирролидон, диметилсульфоксид, сорбитол, ионные жидкости и поверхностно-активные вещества, добавленная проводимость увеличивается на много порядков.[6][7][8][9][10] Это делает его также подходящим в качестве прозрачный электрод, например в сенсорные экраны, органические светодиоды,[11] гибкий органические солнечные батареи[12][13] и электронная бумага заменить традиционно используемые оксид индия и олова (ITO). Благодаря высокой проводимости (до 4600 См / см),[14] его можно использовать в качестве катодного материала в конденсаторы замена диоксида марганца или жидкости электролиты. Он также используется в органические электрохимические транзисторы.

Электропроводность PEDOT: PSS также может быть значительно улучшена путем последующей 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 сети углеродные нанотрубки и серебро нанопровода встроен в PEDOT: PSS[19] и используется для гибких органических устройств.[20]

PEDOT: PSS обычно применяется как разброс из гелеобразный частицы в воды. Проводящий слой на стекле получается нанесением слоя дисперсии на поверхность, обычно путем нанесения центрифугирование и вытеснение воды теплом. Специальный ПЕДОТ: PSS чернила и составы были разработаны для разных процессы нанесения покрытий и печати. ПЕДОТ на водной основе: PSS чернила в основном используются для нанесения покрытий на шлицы, флексография, ротогравюра и струйный печать. Если требуется паста с высокой вязкостью и медленное высыхание, как в снимок экрана процессы PEDOT: PSS также может поставляться в высококипящем растворители подобно пропандиол. Сухой ПЕДОТ: PSS пеллеты может производиться с сублимационной сушки метод, который повторно диспергируется в воды и разные растворители, Например этиловый спирт для увеличения скорости высыхания во время печати. Наконец, чтобы преодолеть деградацию до ультрафиолетовый легкий и высокий температура или же влажность условия PEDOT: УФ-стабилизаторы PSS доступны.

Рекомендации

  1. ^ Бенгтссон К., Нильссон С., Робинсон Н. (2014). «Электропроводящие полимерные электроды для гель-электрофореза». PLoS ONE. 9 (2): e89416. Дои:10.1371 / journal.pone.0089416. ЧВК  3929695. PMID  24586761.
  2. ^ Groenendaal, L .; Йонас, Ф .; Freitag, D .; Pielartzik, H .; Рейнольдс, Дж. Р. (2000). «Поли (3,4-этилендиокситиофен) и его производные: прошлое, настоящее и будущее». Современные материалы. 12 (7): 481–494. Дои:10.1002 / (SICI) 1521-4095 (200004) 12: 7 <481 :: AID-ADMA481> 3.0.CO; 2-C.
  3. ^ Геогеган, Марк; Hadziioannou, Жорж (2013). Полимерная электроника (Первое изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 125. ISBN  9780199533824.
  4. ^ Ю, Дохёк; 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. Дои:10.1007 / s12274-014-0433-z. Получено 31 августа 2017.
  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. Дои:10.1080/14686996.2018.1487239. ЧВК  6052422. PMID  30034560.
  6. ^ Ким, Ён Хён; Сакс, Кристоф; Machala, Michael L .; Мэй, Кристиан; Мюллер-Мескамп, Ларс; Лео, Карл (22.03.2011). «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. Дои:10.1002 / adfm.201002290.
  7. ^ Kim, J. Y .; Jung, J. H .; Ли, Д. Э .; Джу, Дж. (2002). «Повышение электропроводности поли (3,4-этилендиокситиофена) / поли (4-стиролсульфоната) путем замены растворителей». Синтетические металлы. 126 (2–3): 311–316. Дои:10.1016 / S0379-6779 (01) 00576-8.
  8. ^ Ouyang, J .; Xu, Q .; Chu, C.W .; 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. Дои:10.1016 / я.полимер.2004.10.001.
  9. ^ Дёббелин, М .; Marcilla, R .; Salsamendi, M .; Pozo-Gonzalo, C .; Карраско, П. М .; Pomposo, J. A .; Mecerreyes, D. (2007). «Влияние ионных жидкостей на электропроводность и морфологию PEDOT: PSS Films». Химия материалов. 19 (9): 2147–2149. Дои:10,1021 / см 070398z.
  10. ^ Ся, Y; Оуян, Дж (2010). «Значительное повышение проводимости проводящих пленок поли (3,4-этилендиокситиофен): поли (стиролсульфонат) путем обработки органическими карбоновыми кислотами и неорганическими кислотами». Прикладные материалы и интерфейсы ACS. 2 (2): 474–83. Дои: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. Дои:10.1002 / adfm.201203449.
  12. ^ Пак, Юнсок; 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:2016АпФЛ.109и3301П. Дои:10.1063/1.4962206.
  13. ^ Пак, Юнсок; 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): А974-80. Bibcode:2016OExpr..24A.974P. Дои:10.1364 / OE.24.00A974. PMID  27409970.
  14. ^ Уорфолк, Брайан Дж .; Эндрюс, Шон С.; Парк, Стив; Райнспах, Юлия; Лю, Нан; Тони, Майкл Ф .; Mannsfeld, Stefan C.B .; 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. Дои:10.1073 / pnas.1509958112. ЧВК  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. Дои:10.1002 / adfm.200400016.
  16. ^ Сагаи, Джабер; Фаллахзаде, Али; Saghaei, Tayebeh (2015). «Органические солнечные элементы без ITO с использованием обработанных фенолом анодов PEDOT: PSS с высокой проводимостью». Органическая электроника. 24: 188–194. Дои: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. Дои:10.1016 / j.apsusc.2014.09.143.
  18. ^ Сагаи, Джабер; Фаллахзаде, Али; Юсефи, Мохаммад Хасан (2015). «Улучшение электропроводности пленок PEDOT: PSS после обработки 2-метилимидазолом». Органическая электроника. 19: 70–75. Дои:10.1016 / j.orgel.2015.01.026.
  19. ^ Stapleton, A.J .; Yambem, S.D .; Johns, A.H .; Afre, R.A .; Эллис, А. В .; Shapter, J. G .; Андерссон, Г. Г .; Quinton, J. S .; Burn, P. L .; Meredith, P .; Льюис, Д. А. (2015). «Плоские серебряные нанопроволоки, углеродные нанотрубки и прозрачные электроды из нанокомпозитов PEDOT: PSS». Наука и технология современных материалов. 16 (2): 025002. Дои:10.1088/1468-6996/16/2/025002. ЧВК  5036479. PMID  27877771.
  20. ^ Энтифар, Сити Айсях Нурмаулия; Хан, Джу Вон; Ли, Дон Джин; Рамадан, Зено Ризки; Хонг, Джухи; Кан, 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. Дои:10.1080/14686996.2019.1568750. ЧВК  6383608. PMID  30815043.