基于纳米聚3,4-乙撑二氧噻吩的导电复合材料制备及其在印刷电子中的应用

陈 挺 导师： 陈广学

印刷技术作为传统的加成制造工艺(Additive Process)具有低成本、低能耗、柔性化、绿色环保，并且适合大面积卷对卷(Roll-2-Roll)生产等优点。近年来，印刷有机发光二极管(OLED)、有机光伏电池(OPV)、有机薄膜晶体管(OTFT)、有机传感器等技术均成为研究热点。共轭导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)具有电导率高、光学透过性好、热稳定性好等特点，经掺杂后能在水中形成均匀稳定的分散液，但诸多性能大幅度下降。本文提出了几种方法合成具有纳米结构的PEDOT材料及纳米复合材料，将其制备成功能性油墨(墨水)或基材应用到印刷电子中，并对其印刷适性和功能性进行了研究，主要包括以下几方面：

1.采用反向界面法制备了不同形貌特征和氧化聚合程度的PEDOT纳米颗粒。表现出不同的导电、半导和电容特征。这些纳米形貌的PEDOT材料具有良好的分散性和加工性能，能制备成喷墨打印墨水打印电子器件，在应用中功能单一可控，性能稳定。

2.利用多壁碳纳米管(MWCNTs)通过原位聚合制备了PEDOT∶PSS/MWCNTs纳米复合材料，提升了材料导电性和热稳定性等性能。采用羧甲基纤维素(CMC)将复合材料制备凝胶电致变色油墨，微量的MWCNTs对电致变色材料及其器件的透射光学密度和色差都有很大程度提高。该油墨具有良好分散性和稳定性，且具备良好的印刷适性，其电化学性能优良。

3.利用纳米纤维素(CNFs)通过原位聚合制备了PEDOT∶PSS/CNFs纳米复合材料，并将其同纳米银线通过抽滤层层组装的方式得到一系列透明柔性薄膜，包括CNFs薄膜、CNFs-Ag薄膜、PEDOT∶PSS/CNFs薄膜，以及PEDOT∶PSS/CNFs-Ag薄膜。其不同的电化学特征可以广泛应用于印刷电子透明基材、透明导电薄膜电极、半导或电容器件。

答辩时间：2018-03-15

博士学位授予单位：华南理工大学