新設計:透明可印刷塑膠具有高導電性

美國機械工程研究科學家詹姆斯·龐德和佐治亞理工學院的研究人員設計出一種透明的聚合物薄膜，這種薄膜可像其他常用材料一樣有效地導電，還很柔軟，可在工業規模上使用。這一生產工藝有望催生新型柔性、透明的電子裝置的出現，例如可穿戴式生物感測器、有機光伏電池，以及虛擬或增強現實顯示器和眼鏡。

為了製造一種可攜帶電荷的塑膠薄膜，研究人員從一種名為PEDOT的聚合物著手。這種聚合物容易導電，但由於它具有不溶不熔的特點，使其加工處理困難。不過當在PEDOT結構中新增側鏈時，它就能溶解並像可列印墨水或噴漆一樣使用。然而，這些側鏈本質上是蠟狀物質，而蠟的導電性並不是很好。於是，在完成加工之時，研究人員將側鏈敲掉並清洗。

研究人員創造了帶有側鏈的聚合物，接著用於列印或噴塗，然後化學切割側鏈，並用常見的工業溶劑洗掉它們。經過最後的轉化步驟後，產生了一種柔韌的、高導電性的薄膜，它很穩定，水或其他溶劑無法透過。

這種新材料被命名為PEDOT（OH）。未來，它可能會應用於平板顯示器、光伏、智慧窗戶和其他材料，如最廣泛使用的透明導體之一氧化銦錫。

研究團隊在今年的兩份化學雜誌上發表了他們的研究成果，首先在《美國化學學會雜誌》上描述了這一想法並證明了它是可行的。最近，他們優化了最大導電率的設計，成果發表在最新一期的《德國應用化學》上。

研究人員表示，使用氧化銦錫製造柔韌靈活的裝置是相當困難的，因為它是一種容易破裂的脆性材料。新設計的聚合物是柔韌的，未來在生物電子領域，例如可植入面板的裝置中，將是這些兼具機械靈活性、導電性和透明性的材料大放異彩的地方。