π共轭路易斯酸掺杂剂调控聚合物半导体聚集行为与晶体结构实现力学-电子性能协同提升

研究人员通过设计新型π共轭路易斯酸掺杂剂BOB（支化辛氧基硼烷），成功调控了DPP基聚合物的固态微观结构。该掺杂剂通过非共价相互作用抑制长程结晶性并促进短程聚集，在1 wt%掺杂浓度下使材料裂纹起始应变从20%提升至100%，同时保持1.02 cm2 V–1 s–1的高载流子迁移率，为开发兼具优异机械性能和电子性能的聚合物半导体提供了新思路。

　　

这项突破性研究展示了一种精妙的路易斯酸（Lewis acid）掺杂策略——支化辛氧基硼烷(BOB)分子就像智能"结构调节师"，其独特的π共轭骨架和支化烷氧基侧链能精准调控二酮吡咯并吡咯(DPP)基聚合物的聚集行为。与传统掺杂剂不同，BOB通过分子间相互作用巧妙抑制聚合物长程结晶（long-range crystallinity），同时促进有利电荷传输的短程有序结构（short-range aggregation）。实验数据显示，仅添加1%重量的BOB就使脆性聚合物薄膜的断裂起始应变实现5倍跃升（20%→100%），而载流子迁移率仍保持在1.02 cm² V^–1 s^–1的高水平。更令人振奋的是，材料在100%拉伸应变下仍保留30%以上的初始电学性能，并展现出优异的机械循环稳定性。这项研究不仅揭示了掺杂剂-聚合物相互作用的微观机制，更为设计新一代可拉伸电子器件（stretchable electronics）提供了关键材料解决方案。