幾十年來，市售的導電聚電解質(zhì)PEDOT：PSS （聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸））一直被用于靜電涂層、有機電極、太陽能電池和發(fā)光二極管等科學研究中，并被應用于柔性裝置以及可拉伸器件中，例如可穿戴和可植入設備等，將柔軟和可拉伸的生物組織（例如皮膚）和大面積的設備（例如有機顯示器和光伏OPV電池）集成。

近期，美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校的Darren J. Lipomi課題組在國際權威學術期刊《先進材料》上發(fā)表了《基于PEDOT和PEDOT：PSS可拉伸導電聚合物和復合材料》的進展報道。

可拉伸導電PEDOT在能源，電子和生物學中的應用

使用PEDOT：PSS作為透明電極可實現(xiàn)OPV裝置的卷對卷印刷。已有綜述對PEDOT：PSS研發(fā)、增強其導電性的方法、其微觀結(jié)構的闡述以及新器件的開發(fā)進行了總結(jié)。該進度報告基于可拉伸導電材料在可穿戴和植入式電子產(chǎn)品中的應用前景與需求，總結(jié)了增強PEDOT或PEDOT：PSS拉伸性的方法。這些方法包括與增塑劑或聚合物混合、凝膠化以及使用可拉伸的聚合物基質(zhì)，不但可增強PEDOT和PEDOT：PSS 的可拉伸性，也可用于設計新型具有高導電性和機械順應性的有機電子器件。

然而，目前還沒有技術可以在不使用小分子添加劑的情況下獲得高導電性和可拉伸的PEDOT。基于非水凝膠的PEDOT則需要具有更大的彈性范圍才能實現(xiàn)真正的可逆拉伸性。在研究新型可拉伸材料的機械和電子性能時，應考慮濕度、溫度、拉伸速率和形態(tài)的影響。同時，在與生物系統(tǒng)直接接觸的應用中，應測試毒性、生物相容性、生物降解性以及體內(nèi)穩(wěn)定性。預計新型可伸展導體的開發(fā)將帶來神經(jīng)科學的發(fā)現(xiàn)，提供新的可穿戴和植入式生物傳感裝置，并將提供可加工和可運輸?shù)哪茉刺娲贰?/p>

圖文速遞

圖1.PEDOT:PSS的化學結(jié)構及其在水中分散時形成的膠體粒子及得到膜的微觀結(jié)構，其中PSS相（灰色）和PEDOT：PSS相（藍色）。

圖2.可拉伸導電PEDOT在能源、電子和生物領域的應用：熱電、超級電容器、燃料電池、太陽能電池、應變傳感器和執(zhí)行器、電致變色裝置、電子紡織品、軟機器人、電子皮膚、組織工程、有機電化學晶體管（OECT）和神經(jīng)接口。

圖3.通過與離子液體增塑劑混合提高PEDOT:PSS的拉伸性能。

圖4.物理結(jié)構設計制造可伸展 PEDOT。a）通過屈曲法在PDMS上制備可拉伸的PDMS：PSS及照片在PDMS上制作PSS。經(jīng)許可復制的顯微鏡圖像。 b）屈曲法制備基于PDMS的PEDOT:PSS，其中Zonyl濃度對拉伸模量和裂紋起始應變的影響。 c）PUR封裝的PEDOT:PSS電極用于太陽能電池。d）3D PEDOT:PSS納米線的制作和照片。

圖5.織物和活細胞附近沉積PEDOT。a）化學氣相沉積室示意圖。b）涂覆PEDOT的亞麻織物的圖片（頂部）和光學顯微鏡圖像（底部）。  c）o-CVD法在纖維表面涂覆PEDOT后的掃描電鏡圖像。d）電極上培養(yǎng)的活神經(jīng)細胞，在其周圍電化學聚合PEDOT的示意圖。 e）周圍電化學聚合PEDOT的神經(jīng)細胞SEM照片。

圖6.PEDOT:PSS導電凝膠。 a）熱處理獲得具有自愈能力的超分子PEDOT:PSS水凝膠。b）具有低應變敏感性的PEDOT:PSS–PAAM（聚丙烯酰胺）有機凝膠。 

圖7.在PUR中原位聚合PEDOT，以及PEDOT/PUR的電導率與應變的關系

圖8. 本征可拉伸PSS-b-PPEGMEA嵌段共聚物與PEDOT共混。  a）通過RAFT聚合嵌段共聚物，然后氧化聚合PEDOT。b）PEDOT：PSS的應力-應變曲線（橙色），PEDOT：PSS與PPEGMEA（綠色）以及PEDOT:PSS-b-PPEGMEA（藍色）共混。 c）電阻與應變的變化關系。d）斷裂應變和韌性。

本文通訊作者為Darren J. Lipomi 教授，課題組的Laure V.Kayser 博士為該論文的第一作者。