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    張德清課題組在可拉伸聚合物半導體方面取得新進展
    2023-08-28 | 編輯: | 【 】【打印】【關閉

      聚合物半導體在可穿戴設備、健康監測、疾病診斷等新型領域中呈現出巨大的應用前景,基于聚合物半導體的柔性電子學是蘊含重大科學創新機遇的新領域。通常優異的電荷輸運性能要求聚合物材料具有高結晶性,然而強結晶性會導致材料拉伸力學性能低。因此,設計合成高遷移率可拉伸的聚合物半導體極具挑戰性。 

      近日,在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下,化學研究所有機固體院重點實驗室張德清課題組發展了在主鏈上引入中心不對稱單元獲得高遷移柔性聚合物半導體的新方法(圖)。該策略實現了半導體性能和拉伸性能的協同調控,為柔性可穿戴設備提供可能的材料設計思路(Adv. Mater. 2023, 35, 2209896.)。 

    圖.  P1和P2的化學結構式以及薄膜的結晶性和力學性能對比

      如圖所示,螺芴單元的引入可以打破主鏈的對稱性,降低薄膜中的晶疇尺寸,進而顯著降低薄膜的拉伸模量;同時螺芴單元的引入還可以減少側鏈長鏈烷基的含量,提升小尺寸晶疇中的短程有序度;此外,通過調節螺芴單元上環形取代基大小還可以微調薄膜形貌。其中P2在150%的形變后遷移率高達3 cm2V-1s-1,在50%形變比例下循環拉伸1000次后遷移率仍保持在1.4 cm2V-1s-1以上,這是目前報道的可拉伸高分子半導體的最優性能。該工作為發展可用于柔性器件的可拉伸高分子半導體的設計提供了一種新策略。文章的第一作者為余曉波博士和陳亮亮博士,通訊作者為張德清研究員和李誠副研究員。 

        

      有機固體院重點實驗室

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