胶粘剂

仿生分子全聚合物导电胶粘剂用于柔性电子元

发布时间:2022/7/16 16:53:29   
保守的导电胶(ECAs)是由非均相金属和/或碳基填料与有机胶粘剂齐集物基体搀和而成,但是,这些异构搀和的ECAs易产生集合、原料较大、合成繁杂且成本较高,是以面对着严峻的挑战。克日,美国佛罗里达州立大学HoyongChung教讲课题组报导了一种无金属、高功用的全有机齐集物导电粘合剂PMS:PEDOT,其具备在水中散开性好、欺诈简捷、分量轻、高度柔性、生物相容性和工艺温度低(23°C)等特色。经过体粘附实验解说,该材料具备1.62MPa的粘性,远高于环氧树脂、玻璃粘合剂、乙烯-醋酸乙烯基热熔胶等产业胶粘剂。这类新开辟的ECA在电路板和PET薄膜上胜利地实现了灵验的电气毗连。1)本协商合成的导电齐集物不含任何贵金属,且经过简捷的退火或增加甘油可进一步升高齐集物的导电性;2)本协商合成的导电齐集物具备轻量级的和高度活动的特色,展现出优异的生物相容性,其薄膜具备高光学晶莹性和低表面粗陋度;3)这类新式齐集物的导电性高,附出力强,柔弱性好,加工温度低,刚性和柔性基底上都可欺诈,希望用于导电油墨印刷范畴。计划1.PMS:PEDOT的合成道路。高功用ECA的合成道路如计划1所示。首先,采取自如基聚正当合成邻苯二酚和邻苯二酚柔性毗连体;第二,EDOT在柔性共聚物基质存不才氧化齐集制备出新的ECA(PMS:PEDOT)。图1.所合成材料的导电功用和力学功用测试。图1a展现了给定齐集物的导电性,PSPM(6)的电导率低于3.0×10-6S/cm,解说PSPM(6)自己是一种险些绝缘的材料。而PSPM:PEDOT(7)的电导率相关于PSPM(6)最少增长了6倍,值为1.9×10-5S/cm。成效解说,PEDOT升高了齐集物的导电性。使人惊奇的是,在由PMDOPA和PSPM(6)构成的共聚物中,导电性(5.2×10-3s/cm)比PSPM(6)最少升高了3个数目级,这一成效解说PMDOPA段升高了齐集物的导电性,这是由于馨香族的π-π集合推进了电荷迁徙,进而升高了电导率。图1b演示了模版印刷PMS的活动性,也许看到,在薄PET薄膜上,不管是挺直照旧屈曲形态下,印刷PMS:PEDOT(5)仍可坚持其原始形态而不开裂,显示了其出色的柔性。图1c显示了合成齐集物的粘合强度,PSPM(6)展现出1.06×10-1MPa的粘附力,而PSPM:PEDOT(7)的贯串强度比PSPM(6)升高约6倍,值为6.55×10-1Mpa。粘接强度解说PEDOT不只能升高齐集物的导电性,况且能升高齐集物的粘接强度。图2.PMS:PEDOT的ECA的功用测试。将含金属(Ag、Zn或Fe)的ECAs、基于碳材料的ECAs和基于ICP的ECAs举行较量觉察,含有金属ii区的ECA展现出更高的归纳功用。在地域ii中的PMS:PEDOT数据解说,仅经过欺诈有机齐集物而不欺诈任何重金属和昂贵的金属,也也许实现高功用的ECA。图2b显示了在不同退火温度下处置的旋涂PMS:PEDOT薄膜的导电性,成效解说,退火工艺广泛升高了PMS:PEDOT的电导率。图2c显示PMS:PEDOT-0%(不含甘油增加剂)的导电率为7.0×10-1S/cm,在齐集物(PMS:PEDOT-38%薄膜)中参与甘油并退火后,其电导率升高到2.5S/cm,是PMS:PEDOT-0%薄膜的4倍,与近来报导的金属-齐集物复合材料的导电性相当。如图2d所示,PMS:PEDOT-38%薄膜在λ=nm处具备85%的高透射率,况且在险些不异的透射率下,PMSO:PEDOT-38薄膜的Rs约为氧化石墨烯晶莹导电电极(TCE)的四分之一。图3.PMS:PEDOT在电气互连材猜中的运用实例。图3演示了将PMS:PEDOT做为互连材料,在保守的非柔性电路板上毗连离别的电子元件。在图3A中,商用焊接灯胆因断开而没法亮起,但是,一旦将PMS:PEDOT印刷电路板毗连到电气部件上,灯胆就会亮起,是以,欺诈该胶粘剂,则也许将电气元件毗连到保守的非柔性印刷电路板。PMS:PEDOT溶液的效用相似于胶水,在室温下欺诈便利,且无需任何专用功具。本文欺诈仿生分子、聚阴离子和ICP开辟了一种高功用的全有机齐集物ECA。所制备的ECA具备与含银ECAs相当的归纳功用,且不含任何贵金属。经过简捷的退火或增加甘油可进一步升高齐集物的导电性,合成的PMS:PEDOT(5)具备轻量级的和高度柔性的特色。另外,PMS:PEDOT和含PMS:PEDOT的甘油均展现出优异的生物相容性,PMS:PEDOT薄膜具备高光学晶莹性和低表面粗陋度。末了,在低工艺温度(23°C)下,制备的ECA胜利地用做刚性(向例电路板)和柔性(薄PET薄膜)衬底上的新式互连材料。这类新式导电粘合剂导电性高,附出力强,柔弱性好,加工温度低,希望用于导电油墨印刷范畴。MinkyuKim,MichaelF.Butler,IrawanPramudya,ChoogonLee,SundolKim,HoyongChung*,Metal-FreeElectricallyConductiveBioinspiredAdhesivePolymers,ChemistryOfMaterials,,DOI:10./acs.chemmater.9bEnergist



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