透明可印刷塑料具有高導電性

美國機械工程研究科學家詹姆斯龐德和佐治亞理工學院的研究人員設計出一種透明的聚合物薄膜，這種薄膜可像其他常用材料一樣有效地導電，還很柔軟，可在工業規模上使用。這一生產工藝有望催生新型柔性、透明的電子設備的出現，例如可穿戴式生物傳感器、有機光伏電池，以及虛擬或增強現實顯示器和眼鏡。

為了制造一種可攜帶電荷的塑料薄膜，研究人員從一種名為PEDOT的聚合物著手。這種聚合物容易導電，但由于它具有不溶不熔的特點，使其加工處理困難。不過當在PEDOT結構中添加側鏈時，它就能溶解并像可打印墨水或噴漆一樣使用。然而，這些側鏈本質上是蠟狀物質，而蠟的導電性并不是很好。于是，在完成加工之時，研究人員將側鏈敲掉并清洗。

研究人員創造了帶有側鏈的聚合物，接著用于打印或噴涂，然后化學切割側鏈，并用常見的工業溶劑洗掉它們。經過最后的轉化步驟后，產生了一種柔韌的、高導電性的薄膜，它很穩定，水或其他溶劑無法透過。

這種新材料被命名為PEDOT(OH)。未來，它可能會應用于平板顯示器、光伏、智能窗戶和其他材料，如最廣泛使用的透明導體之一氧化銦錫。

研究團隊在今年的兩份化學雜志上發表了他們的研究成果，首先在《美國化學學會雜志》上描述了這一想法并證明了它是可行的。最近，他們優化了最大導電率的設計，成果發表在最新一期的《德國應用化學》上。

研究人員表示，使用氧化銦錫制造柔韌靈活的設備是相當困難的，因為它是一種容易破裂的脆性材料。新設計的聚合物是柔韌的，未來在生物電子領域，例如可植入皮膚的設備中，將是這些兼具機械靈活性、導電性和透明性的材料大放異彩的地方。