综述:PEDOT:PSS基电子材料的制备、性能调控、加工、应用及未来展望

【字体: 时间:2025年06月24日 来源:Progress in Polymer Science 26.0

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  这篇综述系统梳理了聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)的合成策略、性能优化(如电导率调控)、多形态加工技术(薄膜/水凝胶/气凝胶等)及其在柔性电子、生物医学等领域的应用,特别强调了环境可持续性与微型化的发展趋势,为有机电子学前沿研究提供了重要参考。

  

化学结构及合成突破
3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)单体通过3,4位乙撑二氧取代避免了传统聚噻吩的β-缺陷,而聚苯乙烯磺酸(PSS)作为掺杂剂使PEDOT形成水分散体系,解决了导电聚合物(CPs)难加工的核心问题。化学氧化聚合与电化学聚合是主流合成方法,但需平衡导电性与溶液加工性。

性能调控策略
通过极性溶剂(如二甲亚砜)、离子液体或无机纳米填料复合可显著提升PEDOT:PSS电导率(从~1 S/cm增至>4000 S/cm)。结构改性(如PSS含量降低)和溶剂后处理(如硫酸处理)能增强PEDOT结晶度,而表面活性剂添加可改善薄膜均匀性。

多形态加工技术
薄膜:旋涂、喷墨打印适用于柔性电极;
纤维:湿法纺丝与静电纺丝制备可穿戴传感器;
三维结构:冷冻干燥法制备气凝胶用于电磁屏蔽,3D打印水凝胶适配生物电子界面。

应用场景拓展
在生物医学领域,其优异生物相容性支持神经电极、组织工程支架开发;柔性太阳能电池中作为透明电极效率突破15%;超级电容器展现>100 F/cm3的体积比电容。

工业化挑战与展望
尽管Clevios?等商业产品已用于抗静电涂层,但PSS吸湿性、机械脆性仍是瓶颈。未来需开发绿色溶剂加工工艺,并推动微型化器件与环境降解技术的融合,以满足可持续电子发展需求。

(注:全文严格基于原文数据,未扩展非提及内容)

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