有机智能传感材料与器件研究进展

有机光电子材料具有柔性、低成本、可大面积加工以及分子结构可调等特点,在可穿戴智能器件领域具有巨大的应用潜力.有机分子可以通过结构的设计调节其光学、电学、机械和化学等特性,从而实现丰富的传感功能.有机智能传感器具有快速响应、高选择性、高灵敏和机械柔性等优势,被广泛应用于环境监测、电子皮肤、医疗监测、人机交互等智能感知领域.本文综述了近年来有机智能传感材料与器件的研究进展,包括小分子半导体、聚合物半导体和导电聚合物等有机传感材料,以及化学传感器、温度传感器、光学传感器和机械传感器等有机智能传感器件的前沿应用,重点介绍了目前生物传感器、仿生传感器等智能感知器件和系统的发展现状,并对其未来发展过程中面临的挑战进行了分析.     

金属配合物在有机太阳电池中的应用进展

有机太阳电池因具有质量轻、色彩丰富及可制备柔性大面积器件等优势而备受关注.开发高性能的活性层给、受体材料及界面层材料是提升有机太阳电池光电性能的关键.金属配合物兼具金属配位的自组装有序性和有机分子的结构多样性,且具有较高的三线态激子密度和较长的激子寿命,是一类重要的光电功能材料.随着对不同金属配合物光电性质的不断研究,越来越多的金属配合物光电材料被应用于有机太阳电池中,并获得了较高的器件光电性能.本文综述了基于铂、锌、铱、钌、锆等金属的配合物在有机太阳电池活性层、界面层及添加剂中的应用,并对其结构-性能关系进行了深入分析,最后对这类材料面临的挑战与机遇进行了展望,以便为高性能金属配合物材料的设计及其在有机太阳电池中的应用提供参考与启发.     

柔性链在调控有机半导体光电性能中的应用

过去一段时间里, 用于光电器件的可溶液加工有机半导体材料已经取得了巨大的进步. 寻找新的共轭骨架一直是改善器件性能的研究重点. 相比之下, 通常认为只有增溶作用的柔性链的发展一直没有引起足够的重视. 本文希望通过总结近年来有关柔性链在调控有机半导体光电性能方面的研究进展, 探讨柔性链的类型、长度、密度、取向以及节点等对材料光电性能的影响作用及规律, 以期深刻理解柔性链在调控有机半导体光电性能中的作用, 为进一步优化高性能有机半导体材料的分子结构设计提供参考和指导.     

有机光伏材料的分子设计与器件性能研究

有机太阳能电池具有重量轻、柔性、半透明等突出优点,是新一代光伏技术的重要发展方向.有机光伏材料是有机太阳能电池的核心,决定着器件的能量转换效率.因此,发展合理的分子设计策略制备高效有机光伏材料是提升有机太阳能电池效率的关键.本文总结了有机光伏材料的研究进展,着重阐述烷硫基侧链策略在调控给/受体材料能级、提升光伏性能方面的应用,论述从光伏材料的分子设计层面有效调控材料的聚集态行为、优化活性层形貌的策略,以及探讨现阶段有机光伏领域存在的科学问题及发展方向.     

金属纳米粒子增强有机光电器件性能研究进展

金属纳米粒子以其特殊的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应提供了诸多优异的光学和电学性能.实验表明,利用金属纳米粒子的光学和电学效应可以有效提升有机光电器件的综合性能.目前在有机发光二极管器件中流明效率最好的增强效果为150%,在有机光伏器件中功率转换效率最好的增强效果为70%,特别是在一些高效有机光电器件中的成功应用,虽然增强的比例相对较低,但是器件效率基数大,最终得到的器件性能相当优异.这些性能提升的主要机理包括表面增强荧光、等离激元光捕获、能量转移、电学效应、散射效应等.本文以金属纳米粒子的表面等离子体共振效应和电学效应为主线,按照不同纳米粒子及器件中的修饰位置进行分类,系统总结了金属纳米粒子提高有机发光二极管器件和有机光伏器件性能方面的工作.针对纳米粒子的局域表面等离子共振效应作用范围小,增强波长单一等问题,总结了一些新的设计思路如远场增强效应、纳米粒子和激子剖面的调控与匹配及散射增强效应等,希望为进一步的结构设计提供帮助.     

阳极氧化铝模板限域制备一维杂化纳米材料及其多样化应用的研究进展

一维杂化纳米材料以其独特的物理化学性质,在电学、光学、催化等领域得到了广泛的应用。 其制备方法对一维杂化纳米材料性能的改变和调控显得至关重要。 模板法作为一种简单而普适的合成工艺,近几年来被广泛应用于纳米结构和纳米阵列的合成。 本文主要介绍了阳极氧化铝(AAO)模板法制备一维杂化纳米材料整体情况、AAO模板结合其他技术材制备材料的方法、一维杂化纳米材料在刺激响应性器件、能量存储与转换器件、催化等众多领域的应用。     

柔性复合热电材料及器件的研究进展

热电材料能够将热能与电能直接相互转化,在废热回收及绿色制冷领域中具有巨大的应用潜力。相比无机块体热电材料,柔性热电材料具有可弯折、体积小、质量轻等优点,还适用于制备可穿戴电子设备。近10年来,基于导电高分子、碳材料和无机纳米材料等的柔性复合热电材料及器件逐渐成为炙手可热的研究领域,受到了业内广泛的关注。本文综述了近年来基于不同材料体系的柔性热电材料及器件的研究进展、存在的亟待解决的问题和未来的发展方向。大量研究结果表明,材料的热电性能可以通过化学合成和分子设计战略、形貌控制及掺杂技术等进行有效的调控。研发满足实际应用需要的先进柔性热电材料仍然极具挑战性。     

基于倍半硅氧烷的有机-无机杂化材料研究

有机-无机杂化材料兼具有机材料和无机材料的优点,是继单组份材料、复合材料和梯度材料之后的新一代功能材料。基于可以通过分子设计与剪裁的倍半硅氧烷(笼型倍半硅氧烷和无规倍半硅氧烷)无机前驱体,利用多种方法如反应性共混法、溶胶-凝胶法、光固化、原子转移自由基聚合、自组装技术等制备一系列高性能聚合物/倍半硅氧烷有机-无机纳米杂化材料。     

有机及有机无机杂化太阳电池中的界面研究

第3代可溶液加工的太阳电池(包括有机太阳电池、钙钛矿太阳电池等),因为制备成本低、可制备柔性器件等特点备受关注.它们的迅速发展与活性层材料、界面材料与修饰以及器件工程等方面的快速发展息息相关,其中器件中的各个界面对激子的分离、载流子传递和收集有着巨大的影响,影响着器件的性能.本文重点介绍了近年来我们课题组在有机太阳电池、聚合物/量子点杂化太阳电池以及钙钛矿太阳电池研究中,如何设计界面材料以及通过自组装层对电极进行界面修饰,实现活性层和电极之间的欧姆接触和载流子的有效收集;如何在界面层中引入具有等离激元效应的纳米粒子实现光场的有效利用和性能的提升;以及如何对聚合物和纳米粒子间的界面修饰实现载流子的高效分离,制备高性能的杂化太阳电池器件.     

溶胶-凝胶法制备有机/无机杂化材料工艺及其应用

介绍了溶胶–凝胶法制备有机/无机杂化材料的原理和基本过程,杂化材料的制备方法及对材料性能的影响,概述了杂化材料在结构材料、光学材料及其它材料中的应用研究。     

多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料

多酸具有多样的拓扑结构和优异的理化性质,在催化、光电材料和药物等领域显示出广阔的应用前景。多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料不仅有效融合了多酸丰富的功能特性和有机聚合物良好的加工性,而且其有序的自组装结构还赋予材料更多优异的功能调控性。静电复合、氢键作用、共价键连等超分子策略是将多酸引入到聚合物基质中的有效方法。本文总结了多酸-有机聚合物超分子杂化材料近几年的最新研究进展,重点介绍了这类杂化材料的构筑策略、其有序的自组装行为以及超分子功能特性的调控等。     

气体膜分离用过渡金属有机络合物聚酰亚胺杂化材料的研究

用三苯二醚四酸二酐 (HQDPA)或二苯酮四酸二酐 (BTDA)与二氨基二苯甲烷 (MDA)缩聚合成出聚酰胺酸溶液 ,将此溶液与过渡金属有机络合物共混 ,再经热亚胺化即可制备出一类新型的气体膜分离用过渡金属有机络合物 聚酰亚胺杂化材料 .对所得杂化材料的各项性能进行了研究 ,结果表明 ,制得的杂化材料保持了聚酰亚胺良好的力学性能、耐热性能和耐溶剂性能 .用广角X 射线衍射和液体天平对所得材料的结构进行了表征 ,结果表明 ,过渡金属有机络合物的加入能够增加聚酰亚胺材料的分子链间距 .因此 ,与相应的聚酰亚胺相比 ,杂化材料的透气系数增大而透气选择性变化不大 .     

共价有机框架薄膜的界面生长策略及其在忆阻器中的研究进展

随着大数据和物联网时代数字通信技术的飞速发展,忆阻器在高密度数据存储技术和神经形态计算等应用中扮演着越来越重要的角色.得益于共价有机框架(COF)材料优异的可设计性及独特的光电特性,同时,伴随着液体界面辅助的制备策略不断发展与完善, COF材料在存储器件中的应用得到了极大推广.为了开发更高性能的基于COF材料的存储器件,需要全面地了解从材料设计、制备到器件应用的不断发展.因此,本综述系统地总结了COF薄膜的制备策略及其在忆阻器中应用的进展.最后,我们对基于COF存储器件的当前挑战及未来发展进行了总结与展望.     

基于有机混合离子-电子导体材料的有机电化学晶体管

作为有机生物电子学领域的重要功能器件,有机电化学晶体管因其高跨导、低工作电压和良好的生物相容性等优势,在神经形态计算、生物传感、逻辑电路等领域中展现出潜在的应用前景.近年来,得益于有机混合离子-电子导体材料的设计和开发,有机电化学晶体管的器件性能取得了快速提升,并成功推动了器件的多元化应用.本文结合有机电化学晶体管的工作原理和器件评价参数,梳理了有机混合离子-电子导体材料在侧链工程和骨架工程等方面的设计策略和发展现状,重点介绍了p/n型分子设计、器件性能和应用的研究进展,最后总结了高效稳定可商业化有机混合离子-电子材料开发和应用的挑战与机遇.     

含倍半硅氧烷的杂化聚合物

从杂化材料的形成方式 ,说明含倍半硅氧烷类杂化材料是基于化学键合作用形成的分子内杂化体系 ,是一类新型高性能的有机_无机杂化材料。介绍了倍半硅氧烷的结构、合成方法及性能特点 ,重点阐述了多面齐聚倍半硅氧烷类杂化聚合物的性能特点及其发展趋势。     

有机-无机杂化氧化硅基介孔材料

有机基团可以通过嫁接或共聚的方法引入到氧化硅基介孔材料的孔表面或材料的骨架中,形成表面结合型和桥键型两大类有机-无机杂化氧化硅基介孔材料.本文综述了有机-无机杂化氧化硅基介孔材料的最新研究进展,介绍了其合成方法、应用及潜在的应用领域,详细总结了目前已报道的有机-无机杂化氧化硅基介孔材料的种类,展望了桥键型有机-无机杂化氧化硅基介孔材料的发展及应用前景.     

功能性可拉伸有机电子器件的研究进展

可拉伸有机电子器件具有高机械稳定性、优异的电学稳定性、低成本和生物兼容性好等优点,是未来电子器件发展的重要方向.功能性可拉伸有机电子器件更是为可穿戴和可植入设备、智能医疗以及软体机器人等新兴高技术领域提供了新的研究思路.本文综述了近年来功能性可拉伸有机电子器件的研究进展,包括场效应、光电、存储以及传感等有机晶体管,发光二极管、交流电致发光、发光电化学电池等有机光电器件,太阳能电池、超级电容器、纳米发电机等有机能源存储与转换器件,压力、应变、触觉、温度、气体等有机传感器,忆阻器、磁存储、仿突触存储等有机存储器,以及其他集成电路系统元件,最后就功能性可拉伸有机电子器件存在的科学问题与未来的发展方向提出了建议.     

含磷有机电致发光材料*

有机电致发光材料是有机电子学和光电信息功能材料领域的研究热点之一,在有机π共轭体系中引入杂原子是一种有效调节材料光电性能的手段。磷原子既可以通过其d轨道与π共轭体系间的σ-π相互作用来改变材料的电子结构,又具有很好的可修饰性,如被氧化、硫化或与金属配位等,从而能有效地调控材料的光电性能。因此,磷原子的引入为有机光电功能材料的分子结构设计和光电性能改善等方面的研究提供了广阔的空间,近年来得到了研究者较多的关注。本文根据引入磷原子的不同方式,综述了磷杂环戊二烯、二噻吩并磷杂环戊二烯、磷芴以及磷杂聚苯撑乙烯等材料的结构特点和在有机电致发光材料方面的研究现状,展望了含磷有机电致发光材料的应用前景和发展趋势。     

寡聚物型A-D-A结构高效有机太阳能电池材料与器件

近年来有机太阳能电池发展迅速,活性层材料起到至关重要的作用.在众多活性层材料中,由于其化学结构确定、能级和吸收易调控以及其特殊的电子云分布等特点,寡聚物型A-D-A结构活性层材料成为领域研究的热点和重点.本文围绕A-D-A结构寡物聚型小分子光伏材料,首先对基于寡聚噻吩以及苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的A-D-A给体材料进行系统的分析和讨论,对分子的结构-性能关系进行总结;然后讨论基于芴和苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的两类A-D-A受体材料;总结了我们基于A-D-A分子叠层器件进展;最后,从能量转换效率、器件稳定性、柔性及大面积器件等方面对有机太阳能电池的发展进行了展望.     

柔性热电器件的制备与性能研究

介绍了有机/无机复合热电材料的柔性器件, 按照柔性器件的组装制备方式, 以串联型、 堆砌型和折叠型3种类型, 详细地总结了其制备过程与器件热电性能, 探讨该领域的研究进展, 并对其发展前景进行展望.