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混合聚合物墨水有望改善電子設(shè)備的性能和導(dǎo)電性
由瑞典林雪平大學(xué)的科學(xué)家西蒙娜·法比亞諾教授（Simone Fabiano）領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新型的“不可摻雜”有機(jī)油墨，該油墨具有出色的導(dǎo)電性。
為了提高聚合物的導(dǎo)電性并在有機(jī)太陽(yáng)能電池，LED和其他電子應(yīng)用中獲得更高的效率，使用了一種稱為“摻雜”的過(guò)程，該過(guò)程使用各種物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)電性能。
但是，由于林雪平大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)法制造出一種具有出色導(dǎo)電性的不可摻雜的有機(jī)油墨，因此摻雜可能很快就成為過(guò)去。
電子應(yīng)用中的聚合物
聚合物通常在電氣和電子應(yīng)用中用作絕緣體。相反，導(dǎo)電聚合物通過(guò)稱為摻雜的過(guò)程變?yōu)閷?dǎo)電-在其中，電子被去除（通過(guò)氧化）或被引入（通過(guò)還原）。
摻雜已在實(shí)際應(yīng)用中使用了很長(zhǎng)時(shí)間，工程師可以通過(guò)增加帶有摻雜劑分子的半導(dǎo)體中的電荷數(shù)量來(lái)對(duì)設(shè)備的性能和電導(dǎo)率進(jìn)行高度控制。
Fabiano團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的聚合物油墨。藍(lán)色溶液是供體聚合物溶液，紅色溶液是受體聚合物溶液。盡管兩者本身都不導(dǎo)電，但當(dāng)溶液相遇時(shí)，來(lái)自供體聚合物的電子會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移至受體聚合物。圖片由瑞典林雪平大學(xué)的Thor Balkhed提供。
結(jié)合兩種聚合物生產(chǎn)導(dǎo)電油墨
但是，摻雜是一種不完善的解決方案，隨著時(shí)間的流逝，它固有地不穩(wěn)定，并且易于退化，從而導(dǎo)致?lián)诫s劑浸出。
“我們希望不惜一切代價(jià)避免這種情況，例如在生物電子應(yīng)用中，其中有機(jī)電子組件可以在可穿戴電子產(chǎn)品和體內(nèi)植入物方面帶來(lái)巨大收益，”有機(jī)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人西蒙妮·法比亞諾副教授說(shuō)。林雪平大學(xué)有機(jī)電子實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的納米電子小組。
為了制造混合聚合物導(dǎo)電墨水，研究小組與來(lái)自五個(gè)不同地區(qū)的科學(xué)家一起，將兩種能級(jí)完全匹配的聚合物組合在一起，這意味著電荷能夠在它們之間自發(fā)轉(zhuǎn)移。
“以前已經(jīng)證明了自發(fā)電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，但僅在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上適用于單晶。Fabiano補(bǔ)充說(shuō)，沒(méi)有人顯示出可以在工業(yè)規(guī)模上使用的任何東西。
潛在的應(yīng)用
在測(cè)試過(guò)程中，未發(fā)現(xiàn)有浸出現(xiàn)象，即使長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫下，油墨看起來(lái)仍能保持穩(wěn)定。這是根據(jù)《自然材料》上發(fā)表的研究小組的發(fā)現(xiàn)得出的。人們還認(rèn)為，新型混合聚合物油墨可以在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，并且由于不含摻雜劑，因此可以用于要求苛刻的應(yīng)用中。
盡管混合聚合物墨水可能會(huì)在更多“大眾”消費(fèi)產(chǎn)品（例如可穿戴電子產(chǎn)品）中找到潛在的應(yīng)用，但林雪平大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)尤其希望他們的混合聚合物墨水將為改善太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池的性能帶來(lái)新的可能性。特別是LED。