Введение

Полимер поли((3,4-этилендиокситиофен)сульфонат полистирола (PEDOT:PSS) — это полимерная смесь двух иономеров. Один из компонентов этой смеси состоит из сульфоната полистирола, который является сульфонированным полистиролом. Часть сульфонильных групп депротонирована и несет отрицательный заряд. Другой компонент, поли(3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), — это сопряженный полимер, несущий положительный заряд и основанный на политиофене. Вместе заряженные макромолекулы образуют макромолекулярную соль.

Синтез

PEDOT:PSS можно получить, смешивая водный раствор PSS с мономером EDOT, а затем добавляя в полученную смесь раствор персульфата натрия и сульфата железа(III).

Механические свойства

Поскольку PEDOT:PSS чаще всего используется в тонкопленочных архитектурах, было разработано несколько методов для точного определения его механических свойств; например, испытания на растяжение в водной среде, четырехточечные изгибные испытания для измерения энергии адгезии и когезии, испытания на выпучивание для измерения модуля упругости и изгибные испытания на подложках из PDMS и полиэтилена для определения деформации при возникновении трещин. Хотя PEDOT:PSS обладает более низкой электрической подвижностью, чем кремний, который также может быть использован в гибкой электронике за счет включения элементов для снятия напряжения, достаточно гибкий PEDOT:PSS позволяет снизить стоимость обработки, например, при использовании технологии рулонного производства. Наиболее важными характеристиками органического полупроводника, применяемого в тонкопленочных архитектурах, являются низкий модуль упругости в эластичном диапазоне и высокая растяжимость до разрушения. При высокой относительной влажности (>40%) водородные связи в PSS ослабевают из-за поглощения воды, что приводит к увеличению деформации при разрушении и снижению модуля упругости. При низкой относительной влажности (<23%) сильное взаимодействие между зернами PSS приводит к увеличению модуля упругости и снижению деформации при разрушении. Считается, что пленки при высокой относительной влажности разрушаются в результате межзернистого разрушения, в то время как при низкой относительной влажности происходит трансзернистое разрушение. Добавки, такие как 3-глицидоксипропилтриметоксисилан (GOPS), могут значительно повысить механическую стабильность в водной среде даже при низких концентрациях в 1 мас. %, не оказывая существенного влияния на электрические свойства. PEDOT:PSS также может проявлять свойства самовосстановления при погружении в воду после получения механических повреждений. Считается, что эта способность к самовосстановлению обусловлена гигроскопичностью PSS−. Распространенные добавки к PEDOT:PSS, улучшающие электрическую проводимость, оказывают различное влияние на самовосстановление. В то время как этиленгликоль улучшает электрическое и механическое самовосстановление, серная кислота снижает первое, но улучшает второе, предположительно из-за ее способности к аутопротолизу. Полиэтиленгликоль улучшает электрическое и термоэлектрическое самовосстановление, но снижает механическое самовосстановление.