新型導(dǎo)電油墨問世，無需摻雜就具備極佳導(dǎo)電性能

（文章來源：環(huán)球創(chuàng)新智慧）
為了提升聚合物的導(dǎo)電性，從而在有機太陽能電池、發(fā)光二極管和其他生物電子學(xué)應(yīng)用中獲取更高的效率，迄今為止研究人員們都是將材料與各種物質(zhì)摻雜在一起。一般來說，實現(xiàn)這一點，要么是通過去除一個電子，要么是向半導(dǎo)體材料加入一個摻雜分子，這種方法將提升電荷的數(shù)量，從而提升材料的導(dǎo)電性。

林雪平大學(xué)有機電子實驗室有機納米電子學(xué)課題組領(lǐng)頭人 Simone Fabiano 副教授表示：“我們通常是通過摻雜有機聚合物提升其導(dǎo)電性以及設(shè)備的性能。這種處理在一段時間內(nèi)是穩(wěn)定的，但是材料會退化而且我們當作摻雜劑使用的物質(zhì)最終會逸走。這就是我們不惜一切代價想要在生物電子學(xué)等應(yīng)用中避免的。在生物電子學(xué)應(yīng)用中，有機電子元件會為可穿戴電子設(shè)備以及身體中的植入物帶來巨大的益處?！?/p>

近日，瑞典林雪平大學(xué)有機電子實驗室 Simone Fabiano 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組創(chuàng)造出一種無需摻雜就能具備極佳導(dǎo)電性能的有機材料。他們通過將兩種具有不同特性的聚合物混合到一起實現(xiàn)了這種材料。

該研究小組的科學(xué)家來自五個國家，如今成功地將兩種聚合物結(jié)合到一起，制造出一種導(dǎo)電油墨。這種油墨無需任何摻雜就可以導(dǎo)電。這兩種材料的能級可以完美地匹配，這樣電荷就可以自發(fā)地從一種聚合物轉(zhuǎn)移到另一種聚合物。藍色的那個是施體聚合物溶液，而紅色的哪個是受體聚合物溶液。兩種嶄新的聚合物都是非導(dǎo)電的，因為在聚合物內(nèi)部沒有自由移動的電荷。當它們彼此相遇時，來自施體聚合物的電子將自動地轉(zhuǎn)移到受體聚合物，從而在兩種聚合物內(nèi)都留下自由移動的電荷。

Simone Fabiano 表示：“電荷自發(fā)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象之前就已經(jīng)演示過，但是只是在實驗室規(guī)模對單晶體進行了演示。沒有人演示過可用于工業(yè)規(guī)模的東西。由大而穩(wěn)定的分子組成的聚合物非常易于從溶液中沉積出來，這就是它們非常適合作為印刷電子中的油墨大規(guī)模使用的原因。”

聚合物是簡單且相對便宜的材料，并且已經(jīng)可以商用。新聚合物混合物中無異物滲出。它可以長時間保持穩(wěn)定，且經(jīng)受住高溫。這些特性對于能量采集/存儲設(shè)備以及可穿戴電子設(shè)備來說非常重要。Simone Fabiano 表示：“因為它們沒有摻雜劑，長時間穩(wěn)定，并可應(yīng)用于要求嚴格的場景。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，為改善發(fā)光二極管和太陽能電池的性能提供了全新的可能性，對于其他的熱電應(yīng)用來說也是如此，尤其是對于可穿戴以及近體電子器件的研究。”

他說：“我們的團隊包括來自林雪平大學(xué)和查爾姆斯理工大學(xué)的科學(xué)家，以及來自美國、德國、日本和中國的專家。領(lǐng)導(dǎo)這項工作真是一次偉大的經(jīng)歷，它是這個領(lǐng)域中重大的一步?！?/p>

林雪平大學(xué)有機電子實驗室主任 Magnus Berggren 教授表示：“基本上，為了實現(xiàn)高導(dǎo)電性，在導(dǎo)電聚合物中進行摻雜，目前僅能通過將非導(dǎo)電的摻雜劑與導(dǎo)電的聚合物結(jié)合到一起來實現(xiàn)。現(xiàn)在，也是首次，兩種導(dǎo)電聚合物的結(jié)合成為一個高度穩(wěn)定且高度導(dǎo)電的復(fù)合系統(tǒng)。這一發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域中定義了一個重要的新篇章，并將在全世界范圍內(nèi)引發(fā)許多新的應(yīng)用和興趣?！?br /> （責(zé)任編輯：fqj）