導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機理

聚合物分子導(dǎo)電應(yīng)具備的必要條件是：分子鏈應(yīng)該是一個大竹共軛體系(共軛雙鍵或共軛與帶有未成鍵P軌道的雜原子N、s等偶合)與金屬導(dǎo)電需要自由電子和供電子運動的軌道一樣，聚合物的導(dǎo)電也需要有電荷載體和可供電荷載體自由運動的分子軌道，由于大多數(shù)聚合物本身不具有電荷載體，導(dǎo)電聚合物的所必需的電荷載體是由”摻雜”過程提供的。關(guān)于摻雜后導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機理，目前比較成熟的觀點可用下圖(二)加以簡要說明。通過將高電導(dǎo)率的HNTs/PEDOT和高比電容的MnO2兩種物質(zhì)復(fù)合,得到的HNTs/PEDOT/MnO2的比電容(155F/g)相比HNTs/PEDOT(45F/g)提高了3倍多。

導(dǎo)電聚合物聚乙撐二氧噻吩摻雜聚（磺酸鹽）（PEDOT:PSS）具有優(yōu)異的生物相容性、高導(dǎo)電率以及的耐水性等優(yōu)點，被廣泛用于太陽能電池、發(fā)光二極管、電化學(xué)晶體管、超級電容器以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。其中，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域其相較于無機半導(dǎo)體優(yōu)異的柔性使其在構(gòu)筑柔性生物電子器件方面起到難以替代的作用。但是，目前PEDOT:PSS在該領(lǐng)域的應(yīng)用形態(tài)主要以膜形態(tài)為主，聚合物膜與生物物性方面的顯著差異限制了其性能穩(wěn)定性和器件壽命。高導(dǎo)電透明涂層：PEDOT/PSS的透明性很好，涂層對可見光有良好的透過率，可形成透明無色至藍色的涂層，透明薄膜的導(dǎo)電性可高達約1000S/cm。近來，PEDOT:PSS導(dǎo)電凝膠體系的出現(xiàn)為解決這一問題帶來了新的策略。

該RT-PEDOT:PSS楊氏模量約為1 kPa，在50%拉伸條件下能保持其80%導(dǎo)電性。為進一步減少RT-PEDOT:PSS凝膠體系與生物器件（模量1~100 kPa）的模量差異，研究團隊引入第二凝膠組分聚酰胺（PAAm）以提升凝膠體系機械性能；共混改性凝膠體系的模量可實現(xiàn)1~100 kPa范圍內(nèi)精細調(diào)控。同時，PAAm凝膠組分的引入未導(dǎo)致改性凝膠體系整體的導(dǎo)電性能的明顯降低。有機薄膜晶體管：可用于快速發(fā)展的有機半導(dǎo)體領(lǐng)域中，作為源電極、柵電極和漏電極。該新型PEDOT:PSS導(dǎo)電凝膠體系的室溫凝膠化特性，使其能夠基于簡便的注射成型實現(xiàn)在曲面基底成膜或制備不同形狀凝膠纖維用于生物電子器件構(gòu)筑。