高機械強度與高機械延展性對材料的實際應用至關重要。但是,一個材料通常不能同時擁有這兩個高性能。提高材料的機械延展性通常會降低其機械強度。克服機械強度與延展性之間的矛盾始終是所有材料的一個重要挑戰。可以提高延展性但是不降低機械強度的方法叫做韌塑化,只有少數合金材料可以韌塑化。高分子材料可以通過塑化來提高其機械延展性,但是塑化會顯著降低其機械強度。在文獻里還沒有關于高分子材料的韌塑化的報道。
圖1. (A)對PEDOT:PSS進行處理的示意圖。(B)PEDOT:PSS, a-EG/PEDOT:PSS 及NaClO4/PEDOT:PSS的應力應變曲線。a-EG/PEDOT:PSS以及不同濃度NaClO4處理a-EG/PEDOT:PSS的(C)應力應變曲線及(D)抗拉強度和韌性與其斷裂伸長率的關系。
圖2.(a)韌塑化PEDOT:PSS的彈性回復率。(b)韌塑化PEDOT:PSS的彈性回復率與小分子增塑或彈性體共混的PEDOT:PSS之間的比較。
韌塑化PEDOT:PSS同時具有優良的電學性能。其電導率可以達到538 S cm-1(圖1),且其電阻對應變不敏感。在拉伸率達30%的循環拉伸試驗中,其電阻僅增加約6%(圖3d)。對應變不敏感的電阻行為非常有利于其在柔性電子學方面的應用。
圖3.(A)韌塑化PEDOT:PSS的電導率與高氯酸鈉溶液濃度的關系。韌塑化PEDOT:PSS在(B)單次拉伸及(D,D)循環拉伸過程中的電阻變化。
圖4. 無機鹽韌塑化PEDOT:PSS 的機理圖示。
全文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq8160
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