机械自适应混合离子电子导体 基于一个极性聚烯增强纤维素纳米纤维
Mariza Mone1,2, Youngseok Kim1, Sozan Darabi1,2
1Department of Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology, 412 96 Göteborg, Sweden.
ACS applied materials & interfaces
|June 1, 2023
概括
碳氧甲基化纤维素纳米纤维素 (CNF) 强化软合聚合物,创造机械坚固但适应性强的材料. 这些复合材料提高了有机电化学晶体管 (OECT) 的离子导电性和性能,非常适合可穿戴电子设备.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 合聚合物与橄乙烯侧链是有前途的混合离子电子导体.
- 这些材料通常具有低的玻璃过渡温度和弹性模块,限制了它们的机械强度.
- 机械弱点阻碍了它们在诸如可穿戴电子产品之类的苛刻场景中的应用.
研究的目的:
- 调查使用碳基甲基化纤维素纳米纤维素 (CNF) 作为软结合聚合物的强化剂.
- 评估CNF对聚合物纳米复合材料的机械,离子和电子性能的影响.
- 评估这些增强材料在有机电化学晶体管 (OECT) 中的性能.
主要方法:
- 制造纳米复合材料使用软型聚乙烯与四乙烯糖醇侧链和CNF.
- 干燥和水膨胀的纳米复合材料的机械测试 (Young的模量).
- 测量电子和离子移动性,体积容量和OECT性能 (开关速度,传导).
主要成果:
- 干式纳米复合材料达到超过400MPa的扬模量,在吸水后可逆降低至10MPa以下.
- 添加CNF稍微降低了电子移动性,但显著提高了离子移动性和体积容量 (164到197F cm−3在20体积%的CNF).
- 结合CNF的OECT显示了更好的切换速度和稳定的传导率,高达20%的CNF体积.
结论:
- CNF作为软合聚合物的有效增强剂,产生机械适应性材料.
- 该CNF增强增强了离子运输和电容性质,而不会影响OECT性能.
- 这些CNF增强聚合物适用于设计用于生物电子和可穿戴设备的先进混合离子电子导体.
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