導電聚合物的導電機理

聚合物分子導電應(yīng)具備的必要條件是：分子鏈應(yīng)該是一個大竹共軛體系(共軛雙鍵或共軛與帶有未成鍵P軌道的雜原子N、s等偶合)與金屬導電需要自由電子和供電子運動的軌道一樣，聚合物的導電也需要有電荷載體和可供電荷載體自由運動的分子軌道，由于大多數(shù)聚合物本身不具有電荷載體，導電聚合物的所必需的電荷載體是由”摻雜”過程提供的。這些應(yīng)用常常要求其在各種觸摸拉伸等應(yīng)變下，能夠準確且可靠地探測到應(yīng)變。關(guān)于摻雜后導電聚合物的導電機理，目前比較成熟的觀點.

主鏈具有共軛或大仃結(jié)構(gòu)的聚合物，在理想狀態(tài)下，電子在整個主鏈或共軛鏈段上離域，單體的分子軌道相互作用，g占有軌道形成價帶，D空軌道形在導帶，在不考慮熱運動及光躍遷時，價帶層完全充滿電子，導帶層全空，價帶層與導帶層之間存在能隙 ，因此它們的導電性通常很低，摻雜過程相當于把價帶中的一些能量較高的電子氧化掉、從而產(chǎn)生空穴(陽離子自由基)，其能量介于價帶層與導帶層之間，由于陽離子自由基以極化周圍介質(zhì)的方式來穩(wěn)定自已，因此也稱為極化子。DSSC的循環(huán)依靠對電極的作用才能及時高效地完成，因此對電極材料的選擇尤為關(guān)鍵。如果對共軛鏈進行重摻雜，則可能在極化分子的基礎(chǔ)上形成雙極化子或雙極子帶，極化子和雙極化子可能過雙鍵遷移沿共軛傳遞，從而使聚合物導電。上述導電聚合物的導電機理是建立在無機半導體價帶理論基礎(chǔ)之上的，雖然能夠很好的解釋導電聚合物的實驗現(xiàn)象，但是是否完全真實反映了導電聚合物的機理尚待進一步研究。

PSS在ITO基片上旋涂作為空穴傳輸層,并且在旋涂PEDOT∶PSS的過程中在與ITO玻璃平面垂直的方向施加一個誘導聚合物取向的高壓電場,試驗著重研究了所加電場強度對雙層器件:ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/Al器件性能的影響。均質(zhì)處理后，樣品溫度會略微升高，此時在試管中的流動狀態(tài)仍為液體。測試結(jié)果表明,旋涂時所加電場的大小對器件的發(fā)光強度和起亮電壓都有明顯的影響。隨著所加電場的增大,器件發(fā)光強度明顯增加,起亮電壓減小。由此表明:在高電場作用下,聚合物分子鏈沿電場方向發(fā)生了取向,而且隨著電場增強這種取向作用會表現(xiàn)得越明顯,并且在PEDOT∶PSS膜表層會形成一個梯度變化的PSS聚集,使得從ITO到MEH-PPV的功函數(shù)逐漸上升,降低空穴注入勢壘,增強了空穴的注入效率。

PEDOT:PSS的應(yīng)用領(lǐng)域:太陽能電池

    與傳統(tǒng)無機電池相比，聚合物太陽能電池具有重量輕、成本低、可濕法成膜大面積制造，可做柔性器件等優(yōu)點。（8）防腐涂層PEDOT/PSS涂層結(jié)合了導電性、環(huán)境穩(wěn)定性及可逆的氧化還原特性等物理化學性能，能夠使金屬表面發(fā)生活性鈍化，催化生成致密氧化鈍化膜，有效屏蔽腐蝕介質(zhì)，避免與金屬基體的進一步接觸。PEDOT/PSS應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下方面：一方面作為透明的導電層沉積在電極活性層表面或是沉積在電極基材表面；另一方面作為緩沖層沉積在透明電極和活性層之間。

PEDOT:PSS的應(yīng)用領(lǐng)域:電致變色材料

    導電高分子的電致變色研究是電致變色領(lǐng)域中的重要研究方向。基于PEDOT:PSS電極的柔性有機太陽能電池進展有機太陽能電池（Organicsolarcells，OSCs）具有柔性﹑輕薄﹑成本低以及可印刷和卷對卷制造的巨大優(yōu)勢，引起了廣泛的關(guān)注。PEDOT/PSS水性涂料自身優(yōu)異的可加工性為規(guī)模制造大面積的電致變色器件提供了可能性。這類材料可應(yīng)用于電致變色智能窗、電致變色顯示器、無眩反射鏡、電色儲存器件、紅外發(fā)s器件、雷達吸波材料等多個領(lǐng)域。

美國加州大學洛杉磯分校的Ali Khademhosseini和Shiming Zhang（共同通訊作者）聯(lián)合報道了一種利用PEDOT：PSS的室溫凝膠特性開發(fā)出可注射的PEDOT：PSS水凝膠方法。我們期望利用這種簡單的低溫溫和酸處理策略，實現(xiàn)全溶液加工﹑高能量轉(zhuǎn)換效率和柔性的OSC器件的研制。這些PEDOT：PSS水凝膠在注射到需要的位置后自發(fā)形成網(wǎng)絡(luò)，而不需要任何額外的處理。一種在室溫條件下大規(guī)模生產(chǎn)可注射的PEDOT：PSS水凝膠球的簡便策略。后，也證明了這些室溫形成的PEDOT：PSS水凝膠（RT-PEDOT：PSS水凝膠）和水凝膠纖維可用于開發(fā)柔性、自修復的水凝膠生物電子器件。