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高分子材料的特性 有机高分子材料

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有机高分子材料(高分子材料的特性)-10-20 22:02材料
有机热电材料是一种直接将热能转化为电能的新型清洁能源材料 。这些材料可以在溶液中加工，重量轻，价格低，具有优异的柔韧性，因此在可穿戴电子设备领域具有潜在的应用价值 。与无机热电材料相比，聚合物热电材料品种少，热电转换性能低，这主要是由于对分子结构与热电性能的关系缺乏深入的了解 。化学掺杂是提高聚合物电导率和控制其热电性能的主要手段 。目前聚合物半导体材料的掺杂效率较低，高浓度掺杂容易破坏聚合物本身的积累，从而显著降低载流子迁移率，不仅达不到高电导率和降低塞贝克系数，还限制了热电器件性能的提高 。
近日，中国科学院上海硅酸盐研究所Villi副研究员和陈立东研究员利用功能单元无规共聚的策略，通过施蒂勒偶联反应，将给体-受体结构单元和联噻吩单元共聚，得到了一系列新型导电聚合物，实现了掺杂效率和迁移率的协同优化，为高性能聚合物热电材料的结构设计提供了新的方案 。相关的研究成果是通过热电材料的给体-受体和给体-给体结构单元的共聚协同提高分子掺杂和载流子迁移率 。ECT应用，发表在《高级功能材料》上，论文被选为当前封底 。
【高分子材料的特性 有机高分子材料】纸质链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202070270
这种新材料的化学结构具有以下特点:(1)利用给体-受体单元之间的静电相互作用来增强聚合物链之间的紧密堆积 。(2)烷氧基修饰的联噻吩给体单元提高了聚合物的掺杂效率 。(3)采用无规共聚方法使聚合物主链无规化，有利于提高塞贝克系数 。
与具有低本征迁移率的常规聚噻吩半导体相比，高浓度掺杂容易导致薄膜脆性，并且给体-受体交替聚合物半导体难以掺杂，并且在高浓度掺杂时迁移率显著下降 。通过功能单元共聚策略结合不同聚合单元的优势，在保证聚合物良好结晶度的前提下获得高掺杂效率，高浓度掺杂时新型聚合物半导体的载流子迁移率仍能保持在1 cm2 V-1 s-1以上，载流子浓度可达1020 ~级 。
此外，无规共聚可以降低聚合物骨架的规整性，使得新聚合物的塞贝克系数高于全噻吩聚合物，最终功率因数高于110 W·K-2·m-1，证明了功能单元的无规共聚是制备新型高性能热电材料的有效策略 。
本研究得到了国家重大研究计划、国家自然科学基金、上海航海计划等项目的支持 。维利是该论文的第一作者和通讯采访人员，陈立东是该论文的联合通讯采访人员 。
经典聚噻吩(I)、给体-受体交替聚合物(II)和研究中设计的新聚合物(II)的化学掺杂特性和热电参数 。
霍尔迁移率和载流子浓度随掺杂浓度和聚合物热电性能的变化趋势 。
本文来自上海硅酸盐研究所 。

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