喷墨打印图案化高分子薄膜及其在有机电子器件加工中的应用

喷墨打印技术由于在图案化加工方面的高效、低成本、非接触形式及柔性的加工过程等特点而被应用于有机电子器件的加工中.通过打印功能性高分子溶液,喷墨打印实现了功能高分子薄膜的沉积和图案化,并实现了有机发光二极管、有机薄膜晶体管及其集成器件的加工.对喷墨打印在有机电子器件加工中取得的成果进行了总结,同时综述了高分子溶液喷墨打印过程中存在的基本科学问题和研究现状.     

高分子发光材料研究进展

高分子发光材料具有可溶液加工的特点,适于制备低成本、大面积发光器件,在平板显示和固体照明领域具有潜在的应用前景.近年来,高分子发光材料在发光机制、材料体系和器件性能等方面均取得了重要进展,各项性能得到了大幅度提升.本文从材料和器件角度,围绕高分子荧光材料、高分子磷光材料和高分子热活化延迟荧光材料的分子设计策略,总结和评述了高分子荧光材料的颜色调控和效率提升途径,高分子磷光材料的磷光掺杂剂、高分子主体、拓扑结构等因素对发光性能的影响规律,以及高分子热活化延迟荧光材料的设计原理和典型材料体系.同时,分析了高分子发光材料未来发展面临的机遇和挑战.     

侧链调控在有机光电高分子材料中的应用研究进展

有机光电聚合物材料是由共轭主链与柔性侧链组成,具有制备简单、成本低廉、重量轻及可制成柔性器件等突出优点,近年来成为国内外研究的前沿和热点.目前对聚合物材料主链结构的优化研究较多,基于侧链调控的报道则相对较少.对主链共轭高分子光电材料侧链调控的目的主要是改善材料的溶解性能,然而,侧链修饰的影响远非如此.研究发现,侧链修饰后聚合物材料的吸收光谱、能级分布、载流子迁移率、器件共混膜形貌以及界面形态等光电性能方面可发生不同程度的变化.此类研究成果无疑将对设计与优化有机聚合物材料分子结构、活性层形貌与界面形态以及器件制备方法和加工工艺具有指导意义.同时,随着器件制备方法的不断改进以及加工工艺的不断发展,为进一步改善器件效率,提高纳米活性材料的形貌调控与界面形态优化能力,基于有机光电高分子材料侧链调控的研究价值日益突显.因此,结合高分子光电材料应用领域的研究现状,以聚合物分子侧链结构优化设计为出发点,基于侧链调控为主题,以不同的修饰侧链为研究对象,对光电高分子材料侧链调控中拟解决的问题及本实验室的相关工作做主要综述.     

喷墨打印高精度图案研究进展

近年来, 功能材料的图案化及其在高性能光电器件的应用研究受到了广泛关注. 与传统图案化方法相比, 喷墨打印技术更容易实现大面积复杂图案的直接书写和复合功能材料的图案化, 且制备简便, 成本低廉, 使其成为最受关注的图案化方法之一. 综述了近年来喷墨打印制备高精度图案的研究进展. 包括通过优化墨滴的化学组成、调控基材的化学或物理结构以及改进喷墨设备等方法以提高喷墨打印分辨率; 以及通过控制液滴内部的毛细流动和三相接触线的移动抑制喷墨液滴的“咖啡环”效应, 以实现均质打印. 文章最后展望了喷墨打印制备高精度图案的研究发展方向. 这些工作对于实现高性能器件的制备具有重要意义.     

含有Alq3和Znq2的可交联聚合物的合成与表征

合成了溶解性优良、带有可聚合链段的8-羟基喹啉金属螯合物(Alq3和Znq2)单体,在室温下通过紫外光照射,形成热力学性能稳定、8-羟基喹啉金属螯合物含量高(50(wt)%以上)的交联聚合物.这种材料可以解决使用旋涂的方法制备器件带来的底层溶解的问题,从而实现大面积、多层电致发光器件的制备,还可以通过光刻手段实现器件涂层图案化,是器件实现全彩色、超像素方法之一.其光致发光和电致发光性质证明这种材料本身以及其加工性能在有机/高分子平面显示技术领域有一定应用价值.     

二维钙钛矿材料及其在光电器件中的应用

二维钙钛矿作为一种新型光电材料,既具有二维材料的可溶液加工、柔性、可穿戴性以及廉价容易制备等特点,又具备钙钛矿材料结晶度高、载流子迁移率高、激子束缚能低、量子效率高、吸收光谱宽、光吸收系数高和能耗损失低等特性,已经成为材料研究领域的热点而受到广泛关注。本文深入分析了二维钙钛矿材料的组成特点及结构构建规则,探究了其光电特性、能带性质以及非线性光学性质等,对二维钙钛矿光电材料常见的两大类制备方法液相法和气相法进行了归纳,总结了二维钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测器、发光二极管、场效应晶体管和激光等光电器件领域的应用现状,最后对该类材料目前存在的主要问题及未来发展前景进行了展望,以期为设计制备高性能二维钙钛矿光电材料提供参考。     

基于苯乙烯和苯并噻二唑共聚场效应发光高分子材料的设计合成及性能研究

共轭高分子材料由于其优异的光电性能和可溶液加工等特性在有机光电器件中具有重要应用.本工作采用Stille偶联和Suzuki聚合反应,合成了两个由经典发光基元苯乙烯片段和共轭吸电子结构基元苯并噻二唑共聚的高分子材料聚（1,2-双（2,5-双（异辛氧基）亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑））（PVBT）和聚（1,2-双（2,5-双（正辛氧基）亚苯基亚乙烯基-2,1,3-苯并噻二唑））（nPVBT）.通过凝胶渗透色谱（GPC）、元素分析及差式扫描量热法（DSC）对PVBT和nPVBT两种高分子材料的结构及热稳定性进行表征,结果表明它们均具有良好的热稳定性,分解温度约380℃.由于烷氧基链的存在,两个材料具有良好的溶解性及成膜加工性.PVBT和nPVBT均表现出优异的发光特性,最大发射波长在590~605 nm范围,溶液下荧光量子产率为23%~35%,固态薄膜下量子产率为12%~20%.以这两个高分子材料薄膜作为活性层,所制备的顶栅-底接触型有机场效应晶体管器件显示出典型的p型电荷传输性能,空穴迁移率可达1.1×10^-4 cm²·V^-1·s^-1,开关比为10³~10⁴.本研究为发展高性能光电集成高分子材料提供了新思路,有望推动有机光电集成器件的研究.     

功能喷墨墨水的图案化与应用

近年来,利用喷墨打印技术实现材料图案化的研究取得了重要进展,功能喷墨墨水的开发成为新型材料与器件领域的研究热点之一。本文综述了功能墨水在图案化方面的研究进展,分别围绕聚合物、无机和金属墨水在图案化方面的重要进展与应用进行了介绍,进一步展望了喷墨功能墨水在先进材料图案化、功能器件制备及3D打印技术领域的应用前景。     

相分离高分子共混薄膜退火和准淬火的原位原子力显微镜研究

近年来,高分子共混薄膜在选择性渗透膜、生物材料、润滑剂、粘结剂、光敏电阻平板印刷、光电器件及纳米尺寸表面图案化等方面的研究日益受到重视,应用前景也十分可观,然而,由于其相容性较差,高分子共混物常发生相分离,相对于本体,表面的分子链具有更大的自由度,因此表面高分子链的热运动状态与本体有很大差别,为控制因相分离而导致的相区尺寸,人们必须同时对相分离热力学及动力学行为进行研究。     

含有Alq3和Znq2的可交联聚合物的合成与表征

合成了溶解性优良、带有可聚合链段的8．羟基喹啉金属螫合物(Alq3和Znq2)单体,在室温下通过紫外光照射,形成热力学性能稳定、8．羟基喹啉金属螫合物含量高(50(wt)％以上)的交联聚合物。这种材料可以解决使用旋涂的方法制备器件带来的底层溶解的问题,从而实现大面积、多层电致发光器件的制备,还可以通过光刻手段实现器件涂层图案化,是器件实现全彩色、超像素方法之一。其光致发光和电致发光性质证明这种材料本身以及其加工性能在有机,高分子平面显示技术领域有一定应用价值。     

共轭聚合物发光和光伏材料研究进展

聚合物光电功能材料与器件因其广阔的应用前景,1990年以年来吸引了世界各国学术界的广泛关注和兴趣.聚合物光电子器件主要包括聚合物电致发光二极管、聚合物场效应晶体管和聚合物太阳能电池等,其使用的关键材料是共轭聚合物光电子材料,包括共轭聚合物发光材料、场效应晶体管材料和光伏材料等.本文主要对共轭聚合物电致发光材料和光伏材料的研究进展进行综述,介绍了这些聚合物材料的种类、结构和性质以及在聚合物电致发光器件和聚合物太阳能电池中的应用.并讨论了当前共轭聚合物光电子材料中的关键科学问题和今后的发展方向.     

Recent progresses on solution-processed silver nanowire based transparent conducting electrodes for organic solar cells

Organic photovoltaics (OPVs) are considered as a future alternative for conventional silicon based solar cells, owing to their low cost, ease of production and high-throughput. The transparent conducting electrode (TCE) is a fundamental component of OPVs. Traditionally, indium tin oxide (ITO) has been mainly utilized as a TCE in OPV applications due to its relatively high transparency and low sheet resistance. However, increasing demand for the optoelectronic devices has led to large fluctuations in ITO prices in the past decade and ITO is known to account more than 50% of the total cost of OPV devices. Thus, it is believed that development of solution-processable alternative materials is of great importance in reducing the cost of OPVs. Numerous materials, including silver nanowires, carbon nanotubes, graphene and conducting polymers, have been offered as replacements for ITO. This article reviews recent progress on fabrication of TCE via solution based coating techniques of silver nanowires (Ag NWs). In addition, performance of the Ag NWs based TCE in OPVs is summarized. Finally, we explore the future outlook for Ag NWs based TCE at the end of the review.     

光通讯波段聚合物光波导材料的研究进展

光学聚合物由于其在光通讯领域的集成光电器件与光互连应用方面有经济和实用价值而备受关注。本文介绍了光通讯波段有机聚合物光波导材料的特点和研究进展。     

二次锂电池聚合物正极材料研究进展

近几十年,二次锂电池作为重要的储能装置得到迅猛发展,而开发高性能的锂电池电极材料一直是电化学能源领域的研究热点之一。与传统无机正极材料相比,聚合物正极材料具有比容量高、柔软性好、廉价易得、环境友好、加工方便、可设计性强等诸多优点。本文综述了导电聚合物、共轭羰基聚合物以及含硫聚合物正极材料的结构特点、电极反应机理、电化学性能和近五年来的重大研究进展,总结了这三类聚合物电极材料的优缺点,并重点介绍了含硫聚合物电极材料中存在的问题及改进手段,最后提出了综合这三类聚合物优点的含硫共轭导电聚合物将会是该领域的研究方向。     

Simultaneous patterning of nanoparticles and polymers using an evaporation driven flow in a vapor permeable template

Nanoparticles and polymers have great potential for lowering cost and increasing functionality of printed sensors and electronics. However, creation of practical devices requires that many of these materials be patterned on a single substrate, and many current patterning processes can only handle a single material at a time, necessitating alignment of serial processing steps. Higher throughput and lower cost can be achieved by patterning multiple materials simultaneously. To this end, the microfluidic molding process is adapted to pattern various nanoparticle and polymer inks simultaneously, in a completely additive manner, with three-dimensional control and high relative positional accuracy between the different materials. A differential template distortion observed in channels containing different inks is analyzed and found to result from pressure force in the template due to flow of a highly viscous and highly concentrated ink in small channels. The resulting optimization between patterning speed and dimensional fidelity is discussed.     

An Alternative Anionic Polyelectrolyte for Aqueous PEDOT Dispersions: Toward Printable Transparent Electrodes

Organic conducting polymers are promising electrode materials for printable organic electronics. One of the most studied conducting polymers is PEDOT:PSS, which is sufficiently conductive and transparent, but which shows some drawbacks, such as hygroscopicity and acidity. A new approach to stabilize PEDOT in aqueous dispersions involves the replacement of PSS with a basic polyanion based on a polystyrene backbone with (trifluoromethylsulfonyl)imide (TSFI) side groups. The PEDOT:PSTFSIK dispersions were obtained by oxidative polymerization of EDOT in an aqueous PSTFSIK solution and were characterized with regard to their composition, morphology, doping, rheological behavior, and optoelectronic performance. The PEDOT:PSTFSIK dispersions showed excellent printability and good optoelectronic performance (238 Ohm sq^?1 at 91 % transmittance, σ>260 S cm^?1) and were successfully integrated as flexible electrodes in OLED and OPV devices.     

导电聚合物基电致变色器件的研究进展

导电聚合物作为电致变色活性材料是目前最有应用前景的智能材料之一。本文概述了电致变色器件的基本结构和导电聚合物的电致变色机理,着重介绍了多种导电聚合物基电致变色器件的特点、组成及制备,并展望了未来电致变色器件的发展及应用趋势。     

共轭高分子光电功能材料的多尺度性能研究——聚合物电子学领域中的新机遇

共轭高分子材料特异的金属或半导体的电子特性兼有质轻、价廉、易于加工的优点使其在有机场效应晶体管、有机太阳能电池和有机发光二极管等领域显示了重要的应用前景.然而,尽管经过几十年的不断研究,共轭高分子材料种类及其相关器件性能均已得到显著发展,但是共轭高分子材料的本征电荷传输特性仍不清楚,其研究面临巨大挑战,这主要是由共轭高分子材料本身分子量分布弥散、分子间相互缠结以及在常规旋涂薄膜器件中分子高度无序等特性所决定的.从调控共轭高分子聚集态结构的角度出发,不断提高共轭高分子的结构有序性及减小电荷传输过程中的晶界及缺陷密度,是实现共轭高分子材料本征性能认识的有效途径之一.本文首先简单归纳总结了研究者在共轭高分子多尺度聚集态结构调控及性能研究方面的初步结果,进一步结合国内外相关研究进展,重点对共轭高分子晶体方面的工作展开详细介绍,最后对该领域未来发展的挑战及机遇进行了简单评述.     

Reversibility of pH-induced dewetting of poly(vinyl pyridine) thin films on silicon oxide substrate

Thin PVP films deposited on a silicon oxide surface have been found to form a dewetting pattern when treated with basic solutions (pH > or = 10). We studied the dependence of pattern morphology on the polymer's molecular weight and thickness of the polymer layer, and observed the formation of three distinctive structures. The structure formed by large drops of polymer is characteristic of a polymer with low molecular weight and the thinnest polymer layer, whereas other samples form holes or a weblike pattern upon dewetting. These experiments have demonstrated for the first time the reversibility of the dewetting process in a liquid environment. The polymer layer has revealed reversible behavior toward flat film when exposed to a pH 4 buffer solution. More complex structures can be obtained by consecutive treatments with acidic (pH 4) and basic (pH 10) solutions. We used atomic force microscopy (AFM) to study both the morphology and elastic properties of polymers in media with different acidity, in order to determine the mechanism behind the dewetting process.     

Conducting polymers in redox devices and intelligent materials systems

Applications opportunities are described for conducting polymer devices, including (1) batteries and redox capacitors, (2) electromechanical actuators, (3) electrochromic windows and displays, (4) chemical separation and chemical delivery systems, and (5) indicators and sensors. Each of these potential application areas depends upon the dramatic property changes which occur during chemical or electrochemical doping. Since the properties profiles of conducting polymers can be reversibly changed either chemically or electrochemically, these polymers also provide exciting candidates for intelligent materials systems - where sensor, logic element, and actuator functions can be either partially or fully integrated. Results of device and properties investigations are used to evaluate future possibilities for conducting polymers in intelligent material systems.