AFM: 离子液体与共轭聚合物共价融合: 一种面向高性能化学传感器的绿色溶剂-可加工混合离子-电子导体的分子设计策略

聚合物混合离子-电子导体由于其通过离子-电子耦合实现的优异导电性，在推进高性能有机电子学方面具有巨大的潜力。然而，由于这些导体在加工过程中依赖于对环境有害的溶剂，而且在各种条件下可能会出现性能下降，因此它们的广泛应用面临着障碍。本研究通过在共轭聚合物中加入带有离子液体悬垂基团的单体，提出了应对这些挑战的实用解决方案。这些带电单体的共聚不仅提高了在环保溶剂中的溶解度，而且还具有防潮、防高温和防机械变形的长期稳定性。固定的离子种类促进了这些聚合物与二氧化氮的高选择性相互作用，为开发能够在超高温下工作的可拉伸传感设备铺平了道路。

图文简介

a )聚合物离子-电子混合导体( PMIECs )的电导率、极性和稳定性的示意图。b ) PBTBDTT、P-PBTBDTT和N-PBTBDTT的化学结构。c )绿色溶剂处理的氧化氮( NO2 )化学电阻的示意图，具有湿度、机械和热应力的稳定性。

a )紫外吸收光谱，b )循环伏安图，c )计算得到的系列PBTBDTT的能量构型。PBTBDTTs系列的SCLC的d ) S 2p / e ) N 1s和f ) µhs的XPS谱。

a )在各种溶剂中的溶解状态。简写为：乙腈( ACN )，二甲基甲酰胺( DMF )，N -甲基-2-吡咯烷酮( NMP )，四氢呋喃( THF )，苯甲醚( Ani )，2-甲基苯甲醚( 2-MA )，氯苯( CB )，氯仿( CF )，甲苯( Tol )，邻二甲苯( o-Xy )。b )PBTBDTTs系列的Hansen溶解度参数( HSP )图。

a )在30 % RH的环境条件下，随插入水接触角的时间变化的电阻，b )在100 °C下的电阻变化。原始薄膜和热老化薄膜的微观结构分析c ) PBTBDTT，d ) P-PBTBDTT，e ) N-PBTBDTT。

绿色溶剂加工NO2化学电阻器

在这项研究中，我们开发出了由共价键合IL悬垂基团的共轭单体合成的PMIECs。这些PMIEC具有绿色溶剂加工性以及对湿度、热处理和机械应力的卓越稳定性，符合工业制造和应用的要求。N-PBTBDTT PMIEC的共轭骨架上固定了IM阳离子，而流动的TFSI+-在暴露于NO2时表现出更强的导电性。将固定在共轭骨架上的IM和TFSI+-混合在一起可制成物理交联PMIEC，这种PMIEC可制成可拉伸化学电阻器，工作温度最高可达200 °C。我们设想，我们的方法可以成为一种简便的策略，以应对有机（半）导体在可穿戴传感设备和软电子器件中的实际应用所面临的挑战。

论文信息

通讯作者：Ji-Soo Jang, Mingjiang Zhong