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混合聚合物墨水有望改善電子設(shè)備的性能和導(dǎo)電性
由瑞典林雪平大學(xué)的科學(xué)家西蒙娜·法比亞諾教授（Simone Fabiano）領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊創(chuàng)造了一種新型的“不可摻雜”有機油墨，該油墨具有出色的導(dǎo)電性。
為了提高聚合物的導(dǎo)電性并在有機太陽能電池，LED和其他電子應(yīng)用中獲得更高的效率，使用了一種稱為“摻雜”的過程，該過程使用各種物質(zhì)來調(diào)節(jié)電性能。
但是，由于林雪平大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)法制造出一種具有出色導(dǎo)電性的不可摻雜的有機油墨，因此摻雜可能很快就成為過去。
電子應(yīng)用中的聚合物
聚合物通常在電氣和電子應(yīng)用中用作絕緣體。相反，導(dǎo)電聚合物通過稱為摻雜的過程變?yōu)閷?dǎo)電-在其中，電子被去除（通過氧化）或被引入（通過還原）。
摻雜已在實際應(yīng)用中使用了很長時間，工程師可以通過增加帶有摻雜劑分子的半導(dǎo)體中的電荷數(shù)量來對設(shè)備的性能和電導(dǎo)率進行高度控制。
Fabiano團隊開發(fā)的聚合物油墨。藍色溶液是供體聚合物溶液，紅色溶液是受體聚合物溶液。盡管兩者本身都不導(dǎo)電，但當(dāng)溶液相遇時，來自供體聚合物的電子會自動轉(zhuǎn)移至受體聚合物。圖片由瑞典林雪平大學(xué)的Thor Balkhed提供。
結(jié)合兩種聚合物生產(chǎn)導(dǎo)電油墨
但是，摻雜是一種不完善的解決方案，隨著時間的流逝，它固有地不穩(wěn)定，并且易于退化，從而導(dǎo)致?lián)诫s劑浸出。
“我們希望不惜一切代價避免這種情況，例如在生物電子應(yīng)用中，其中有機電子組件可以在可穿戴電子產(chǎn)品和體內(nèi)植入物方面帶來巨大收益，”有機產(chǎn)品負責(zé)人西蒙妮·法比亞諾副教授說。林雪平大學(xué)有機電子實驗室內(nèi)的納米電子小組。
為了制造混合聚合物導(dǎo)電墨水，研究小組與來自五個不同地區(qū)的科學(xué)家一起，將兩種能級完全匹配的聚合物組合在一起，這意味著電荷能夠在它們之間自發(fā)轉(zhuǎn)移。
“以前已經(jīng)證明了自發(fā)電荷轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，但僅在實驗室規(guī)模上適用于單晶。Fabiano補充說，沒有人顯示出可以在工業(yè)規(guī)模上使用的任何東西。
潛在的應(yīng)用
在測試過程中，未發(fā)現(xiàn)有浸出現(xiàn)象，即使長時間暴露在高溫下，油墨看起來仍能保持穩(wěn)定。這是根據(jù)《自然材料》上發(fā)表的研究小組的發(fā)現(xiàn)得出的。人們還認為，新型混合聚合物油墨可以在更長的時間內(nèi)保持穩(wěn)定，并且由于不含摻雜劑，因此可以用于要求苛刻的應(yīng)用中。
盡管混合聚合物墨水可能會在更多“大眾”消費產(chǎn)品（例如可穿戴電子產(chǎn)品）中找到潛在的應(yīng)用，但林雪平大學(xué)的研究團隊尤其希望他們的混合聚合物墨水將為改善太陽能電池和太陽能電池的性能帶來新的可能性。特別是LED。