Dette paper præsenterer en protokol for reaktiv dampudfældning af poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene) og poly (thieno [3,2 –b] thiophen) film på glas dias og ujævnt underlag, eksempelvis tekstiler og papir.
Vi demonstrere en metode af conformally belægning konjugeret polymerer på vilkårlige substrater ved hjælp af en specialdesignet, lavtryks reaktionskammeret. Ledende polymerer, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) og poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), og en halvledende polymer, poly (thieno [3,2 –b] thiophen) (TOT), blev deponeret på ukonventionelle meget uorganiseret og tekstureret substrater med høj overflade områder, såsom papir, håndklæder og tekstiler. Dette rapporterede deposition kammer er en forbedring af tidligere vapor reaktorer, fordi vores system kan rumme både flygtige og nonvolatile monomerer, 3,4-propylenedioxythiophene og thieno [3,2 –b] thiophen. Udnyttelse af både faste og flydende oxidanter er også demonstreret. En begrænsning af denne metode er, at det mangler sofistikerede i situ tykkelse skærme. Polymer belægninger af de almindeligt anvendte løsning-baseret coating metoder, såsom spin-coating og overflade podning, er ofte ikke ensartet eller modtagelige for mekanisk nedbrydning. Dette rapporterede vapor fase deposition metode overvinder disse ulemper og er et stærkt alternativ til fælles løsning-baseret coating metoder. Navnlig, er polymer film belagt med metoden rapporterede ensartet og konform på ru overflader, selv på en mikrometer skala. Denne funktion giver mulighed for fremtidig anvendelse af damp deponeret polymerer i elektronik hjælpemidler på fleksible og stærkt profilerede substrater.
Polymere udførelse og halvledende materialer har unikke egenskaber, såsom fleksibilitet1, strækbarhed2, gennemsigtighed3og lav befolkningstæthed,4 som giver ekstraordinære muligheder for at skabe næste generation elektroniske enheder på utraditionel substrater. I øjeblikket, mange forskere endeavoring at drage fordel af de unikke egenskaber af polymere materialer til at skabe fleksible og/eller bærbare elektronik5,6 og smart tekstiler7. Evnen til at conformally frakke stærkt tekstureret overflader og ikke-robust underlag, såsom papir, tekstiler og tråde/garn, forbliver dog fremtidsmarked. Mest almindeligt, er polymerer syntetiseret og belagt på overflader ved hjælp af løsningsmetoder. 8 , 9 , 10 , 11 , 12 selv om løsningsmetoder giver polymer coated fibre/tekstiler, belægninger således opnåede er ofte ikke ensartet og let beskadiget af små fysiske understreger13,14 . Løsningsmetoder er også ikke gælder for belægning papir på grund af befugtning problemer.
Reaktiv dampudfældning kan oprette conformal konjugeret polymer film på en bred vifte af substrater, uanset overfladen kemi/sammensætning, overfladeenergi og overflade ruhed/topografi15. I denne tilgang, er konjugeret polymerer syntetiseret i vapor fase af samtidigt levere monomere og oxidant dampe til en overflade. Polymerisering og film dannelsen sker på overfladen i et enkelt, opløsningsmiddelfri skridt. Denne metode er teoretisk gælder for enhver konjugeret polymer, der kan syntetiseres ved oxidativ polymerisering løsning metoder. Men til dato, protokoller for deponering kun en smal sæt af konjugeret polymer strukturer er kendt. 15
Her, vi vise aflejring af ledende poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) og poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT) og halvledende poly (thieno [3,2 –b] thiophen) (TOT) film via reaktive dampudfældning. To slags oxidanter, solid FeCl3 og flydende Br2, der anvendes i processen. De tilsvarende polymerer er opkaldt Cl-PProDOT, Cl-TOT og Br-PEDOT. Både konventionelle substrater, glas lysbilleder og ukonventionelle tekstureret substrater, såsom papir, håndklæder og tekstiler, var belagt med polymer film.
Denne protokol beskriver opsætning af specialbyggede damp deposition kammer og nærmere oplysninger om deposition. Det er beregnet til at hjælpe nye praktiserende læger til at opbygge deres deposition system og undgå almindelige faldgruber forbundet med damp-fase syntese.
Mekanismen af reaktionen er oxidativ polymerisering. Polymer belægning metoder ved hjælp af den samme mekanisme omfatter electropolymerization17 og dampe fase polymerisering18. Electropolymerization kræver en ledende substrat, mangler fordelen af ensartet og konform belægning, og er en miljøskadelig løsning-baseret metode19. Den eksisterende vapor fase polymerisering metode svarer til metoden rapporteret her men kan kun polymerisere meget volat…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne parlamentsarbejdet finansiel støtte fra os Air Force Office af videnskabelig forskning, under aftalenummer FA9550-14-1-0128. T. L. A. anerkender også taknemmeligt delvis støtte af David og Lucille Packard Foundation.
3,4-Ethylenedioxythiophene, 97% | Sigma Aldrich | 483028 | |
3,4-Propylenedioxythiophene, 97% | Sigma Aldrich | 660485 | |
Thieno[3,2-b]thiophene, 95% | Sigma Aldrich | 702668 | |
FeCl3, 97% | Sigma Aldrich | 157740 | |
Br2 | Sigma Aldrich | 207888 |