本发明专利技术涉及具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜及其制备方法。本发明专利技术的具有独特花形微结构的导电聚合物柔性薄膜是将含有三氯化铁的乙醇溶液旋涂到柔性基底的表面，在反应室内，于室温、常压条件下，与EDOT单体的气体进行气相聚合，控制反应时间，可得到不同厚度的由柔性基底与PEDOT柔性薄膜构成的高电导率、高透光率的具有花形微结构的PEDOT柔性薄膜，且PEDOT柔性薄膜表面的花形微结构呈凹陷状。所述的PEDOT柔性薄膜的透光率为85%～95%，总的电导率为810～1500S/cm，花形微结构的微区的电导率为1400～2700S/cm。所述的具有花形微结构的PEDOT柔性薄膜可应用于柔性光电器件中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高导电性聚合物柔性薄膜领域，特别涉及。
技术介绍
由于柔性光电器件的方便使用，易于携带和存放，日益成为未来的发展趋势，作为柔性光电器件电极材料的高导电性柔性薄膜材料的研究已引起了人们的广泛关注。这种电极材料不仅要求具有优异的电性能而且要求能够自由弯曲、卷绕、折叠，承受多次的动态弯折而不损坏其性能。现有研究中尽管柔性ITO具备理想的导电性，但不耐弯折，而且资源有限，急待寻找新的替代材料。在柔性薄膜材料追求高电导率、高透过率、强耐弯折性等方面，导电聚合物作为一种新型的柔性薄膜材料，具有很好的应用前景。导电聚合物是一类具有η共轭长链结构的经过化学或电化学氧化还原反应能够导电的聚合物材料，其通过气相聚合制备成的薄膜具有高电导率、高透过率等优点，已经引起了人们的关注。Winther-Jensen和West等人(Macromolecules, 2004, 37，4538-4543)通过在高温条件下，使用对甲苯磺酸铁为氧化剂，正丁醇为溶剂，通过气相聚合(Vapor Phase Polymerization)的方法在PET薄膜表面制备了具有高电导率、高透过率的PEDOT柔性薄膜，电导率可以达到1000S/cm。Levermore等人(Adv.Mater.，2007, 19，2379-2385)通过高温回火的后处理方式，得到了电导率为1180S/cm的 PEDOT 薄膜。Murphy 等人(J.Mater.Chem.，2012, 22，14889-14895)利用真空气相聚合的方法，并获得了电导率2500S/cm的PEDOT薄膜。这些研究主要是采用对甲苯磺酸铁为氧化剂，通过真空、高温及高温回火等后处理方式获得较高电导率的PEDOT薄膜，上述方法不仅耗能，而且不利于工业化生产。而采用三氯化铁为氧化剂时，即使通过真空、高温等手段，气相聚合得到的PEDOT薄膜的电导率通常在lOOOS/cm左右。
技术实现思路
`本专利技术的目的之一是提供具有独特花形微结构的高导电性聚合物柔性薄膜。本专利技术的目的之二是提供以三氯化铁为氧化剂，无需真空、高温及任何添加剂，在室温温和的条件下，通过气相聚合(VPP)法制备具有独特花形微结构的高导电性聚合物柔性薄膜的制备方法。本专利技术的具有独特花形微结构的导电聚合物柔性薄膜是由柔性基底与导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜构成，且在导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜的表面具有独特的花形微结构，所述的花形微结构呈凹陷状。所述的导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜中的平坦区的厚度为50~IlOnm0所述的导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜的透光率为85%~95%，总的电导率为810~1500S/cm。对所述的导电聚(3，4-二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜中呈凹陷状的花形微结构的微区进行电导率测量，所测电阻较所述的导电聚(3，4-二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜中的平坦区更低，表明呈凹陷状的花形微结构的微区的电导率更高，因此花形微结构的产生更有利于获得电导率更高、光透过率更好的导电聚合物柔性薄膜。具体结果为花形微结构的微区的电导率为1400~2700S/cm。本专利技术的具有独特花形微结构的导电聚合物柔性薄膜的制备方法是将含有三氯化铁的乙醇溶液旋涂到柔性基底的表面，然后在反应室内，于室温、常压条件下，与3，4-二氧乙基噻吩(EDOT)单体的气体进行气相聚合，通过控制反应时间，即可得到不同厚度的高电导率、高透光率的具有花形微结构的导电聚(3，4-二氧乙基)噻吩柔性薄膜，柔性薄膜的表面具有花形微结构，柔性薄膜的厚度为50~llOnm。该制备方法包括以下步骤:a)将氧化剂三氯化铁(FeCl3)粉末超声溶解于乙醇溶液中，得到固含量为I~10wt%的含有三氯化铁的乙醇溶液；b)将步骤a)得到的含有三氯化铁的乙醇溶液滴到柔性基底的表面，通过旋涂的方法(优选旋涂的转速为2000~4000r/min)，使柔性基底的表面均匀涂覆一层含有三氯化铁的乙醇溶液；c)将步骤b)得到的表面涂覆含有三氯化铁的乙醇溶液的柔性基底置于装载有(3，4- 二氧乙基)噻吩单体的敞口容器之上，且含有三氯化铁的乙醇溶液的柔性基底的一面朝向容器口，然后一起置于反应室内，控制反应室内的温度为15~30°C，使容器内的(3，4-二氧乙基)噻吩单体蒸发气化，使含有三氯化铁的乙醇溶液与3，4-二氧乙基噻吩单体进行气相聚合(优选气相聚合的时间为5~15分钟)，在柔性基底的表面得到导电聚(3，4-二氧乙基)噻吩柔性薄膜；然后用体积比为1:1的去离子水和乙醇的混合溶液进行洗涤，干燥(可在温度为40°C下进行干燥30分钟左右)，得到由柔性基底与导电聚(3，4-二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜构成的具有独特的花形微结构的导电聚(3，4-二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜，且在导·电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜的表面具有独特的花形微结构，所述的花形微结构呈凹陷状。本专利技术在用体积比为1:1的去离子水和乙醇的混合溶液进行洗涤前，已确定了形态的PEDOT已在柔性基底上形成，经洗涤这个步骤去除了薄膜内未反应的FeCl3及还原产物FeCl2等；未洗涤前花形微结构是FeCl3的还原产物“FeCl2”为模子形成的突出的FeCl2,洗涤后FeC12被去除，在PEDOT柔性薄膜上留下呈凹陷状的花形微结构，AFM观察证明了其是凹陷状的。所述的柔性基底是聚丙烯薄膜(PP)、聚酯薄膜(PET)或聚氯乙烯薄膜(PVC)等。在将含有三氯化铁的乙醇溶液滴到柔性基底的表面之前，可先用体积比为1:1的去离子水与乙醇的混合溶液对柔性基底进行超声清洗(一般超声清洗的时间为10分钟左右)，然后用乙醇溶液冲洗，随后放入烘箱(一般烘箱的温度为40°C)中进行烘干，以得到干净的柔性基底。本专利技术的制备方法包括氧化剂溶液在柔性基底上的旋涂以及与EDOT单体进行气相聚合两个主要过程，无需真空、高温及任何添加剂，在室温温和的条件下，通过气相聚合(VPP)法即可制备得到具有独特花形微结构的高导电性的PEDOT柔性薄膜。本专利技术的方法简单、温和、环境友好，有利于工业化生产。所制备的具有独特花形微结构的高导电性的PEDOT柔性薄膜可应用于柔性光电器件中，如:作为制备柔性有机发光二极管(OLED)的电极材料、柔性太阳能电池的电极材料、传感器的电极材料等。【附图说明】 图1.本专利技术实施例1制备的具有独特花形微结构的导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩(PEDOT)柔性薄膜材料的表面形貌的SEM照片。【具体实施方式】实施例1a)将氧化剂FeCl3粉末超声溶解于乙醇溶液中，得到固含量为lwt%的含有FeCl3的乙醇溶液；b)将步骤a)得到的含有FeCl3的乙醇溶液滴到PET基底的表面，通过旋涂的方法(旋涂的转速为2000r/min)，使PET基底的表面均匀涂覆一层含有FeCl3的乙醇溶液；c)将步骤b)得到的表面涂覆含有FeCl3的乙醇溶液的PET基底置于装载有一定量的(3，4- 二氧乙基)噻吩单体的敞口容器之上，且含有三氯化铁的乙醇溶液的PET基底的一面朝向容器口，然后一起置于反应室内，控制反应室内的温度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜，其特征是：所述的具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜是由柔性基底与导电聚（3,4?二氧乙基）噻吩柔性薄膜构成，且在导电聚（3,4?二氧乙基）噻吩柔性薄膜的表面具有花形微结构，所述的花形微结构呈凹陷状。
【技术特征摘要】
1.一种具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜，其特征是:所述的具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜是由柔性基底与导电聚(3，4-二氧乙基)噻吩柔性薄膜构成，且在导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩柔性薄膜的表面具有花形微结构，所述的花形微结构呈凹陷状。2.根据权利要求1所述的具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜，其特征是:所述的导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩柔性薄膜中的平坦区的厚度为50~llOnm。3.根据权利要求1或2所述的具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜，其特征是:所述的导电聚(3，4- 二氧乙基)噻吩柔性薄膜的透光率为85%~95%，总的电导率为810~1500S/cm ;花形微结构的微区的电导率为1400~2700S/cm。4.根据权利要求1所述的具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜，其特征是:所述的柔性基底是聚丙烯薄膜、聚酯薄膜或聚氯乙烯薄膜。5.一种权利要求1~4任意一项所述的具有花形微结构的导电聚合物柔性薄膜的制备方法，其特征是:该制备方法包括以下步骤: a)将氧化剂三氯化铁粉末超声溶解于乙醇溶液中，得到固含量为I~10wt%的含有三氯化铁的乙醇溶液； b)将步骤a)得到的含有三氯化铁的乙醇溶液滴到...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡秀杰，李宇鑫，周树云，杨丽，孙承华，严峻，肖时卓，陈萍，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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