Deposizione di vapore reattiva di film polimerici coniugati su substrati arbitrari
Summary
Questa carta presenta un protocollo per la deposizione di vapore reattiva di poly(3,4-ethylenedioxythiophene), di poly(3,4-propylenedioxythiophene) e di poli (thieno [3,2 –b] tiofene) film su lastre di vetro e superfici ruvide, come tessuti e carta.
Abstract
Dimostriamo un metodo di rivestimento conformally polimeri coniugati su substrati arbitrari utilizzando una camera di reazione personalizzati, a bassa pressione. Polimeri conduttivi, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) e poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT) e un polimero semiconduttore, poli (thieno [3,2 –b] tiofene) (PTT), sono stati depositati il non convenzionale altamente disordinata e substrati martellate con elevate superfici, quali carta, asciugamani e tessuti. Questo segnalato camera di deposizione è un miglioramento dei precedenti reattori del vapore perché il nostro sistema può ospitare monomeri sia volatili e non volatili, quali 3,4-propylenedioxythiophene e thieno [3,2 –b] tiofene. L’utilizzo di solidi e liquidi ossidanti sono anche dimostrato. Una limitazione di questo metodo è che manca un sofisticato in situ spessore monitor. Rivestimenti polimerici realizzati con i metodi di rivestimento basato su soluzione comunemente utilizzato, come rivestimento per rotazione e superficie l’innesto, spesso non sono uniformi o suscettibile di degradazione meccanica. Questo segnalato metodo di deposizione di vapore fase supera questi inconvenienti ed è una valida alternativa ai comuni metodi di rivestimento a base di soluzione. In particolare, film polimerici rivestito dal metodo segnalato sono uniformi e conformal su superfici ruvide, anche a una scala micrometrica. Questa funzionalità consente per la futura applicazione di polimeri vapor depositato in dispositivi elettronici su substrati flessibili e altamente strutturati.
Introduction
Conducendo polimerici e materiali semiconduttori hanno proprietà uniche, come flessibilità1, elasticità2, trasparenza3, bassa densità,4 che offrono straordinarie opportunità per la creazione di nuova generazione dispositivi elettronici su substrati non tradizionali. Attualmente, molti ricercatori si sforzano di sfruttare le proprietà uniche di materiali polimerici per creare flessibile e/o elettronica indossabile5,6 e smart textiles7. Tuttavia, la capacità di conformally rivestire superfici altamente strutturate e substrati non-robusto, come carta, tessuti e filati/filati, rimane unmastered. Più comunemente, i polimeri vengono sintetizzati e rivestiti su superfici utilizzando metodi di soluzione. 8 , 9 , 10 , 11 , 12 anche se i metodi di soluzione forniscono polimero rivestito fibre/tessuti, i rivestimenti così ottenuti sono spesso non uniforme e facilmente danneggiabili da piccole sollecitazioni fisiche13,14 . Metodi di soluzione non sono inoltre applicabili a carta di rivestimento a causa di problemi di bagnatura.
Deposizione di vapore reattiva può creare film polimerici coniugati conformal su una vasta gamma di substrati, indipendentemente dalla composizione chimica superficiale, energia superficiale e rugosità/topografia superficiale15. In questo approccio, polimeri coniugati sono sintetizzate in fase gassosa fornendo contemporaneamente monomero e ossidante vapori ad una superficie. Formazione di pellicola e polimerizzazione avviene sulla superficie in un passaggio unico, privo di solventi. Questo metodo è teoricamente applicabile a qualsiasi polimero coniugato che può essere sintetizzato dalla polimerizzazione ossidativa utilizzando metodi di soluzione. Tuttavia, ad oggi, sono noti protocolli per depositare solo una serie limitata di strutture polimeriche coniugati. 15
Qui, dimostriamo la deposizione di poly(3,4-ethylenedioxythiophene) conduttivo (PEDOT) e poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT) e di semiconduttori poli (thieno [3,2 –b] tiofene) film (PTT) tramite deposizione di vapore reattiva. Vengono utilizzati due tipi di ossidanti, tinta FeCl3 e liquido Br2, nel processo. I polimeri corrispondenti sono denominati Cl-PProDOT, Cl-PTT e Br-PEDOT. Sia substrati convenzionali, vetrini e substrati strutturati non convenzionali, quali carta, asciugamani e tessuti, sono stati rivestiti con il film di polimero.
Questo protocollo descrive la configurazione della camera di deposizione di vapore su misura e i dettagli del processo di deposizione. È inteso per aiutare gli operatori nuovi per costruire il loro sistema di deposizione e di evitare problemi comuni associati con sintesi in fase vapore.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il meccanismo della reazione è polimerizzazione ossidativa. Metodi di rivestimento di polimero utilizzando lo stesso meccanismo includono elettropolimerizzazione17 e fase polimerizzazione18di vapore. Elettropolimerizzazione richiede un substrato conduttivo, manca il vantaggio del rivestimento uniforme e conformal ed è un metodo basato sulla soluzione ecologicamente scortese19. Il metodo di polimerizzazione di fase del vapore esistente è simile al …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori riconoscono con gratitudine il sostegno finanziario da l’US Air Force Office of Scientific Research, sotto il numero di contratto FA9550-14-1-0128. T. L. A. ringrazia anche parziale supporto da David e Lucille Packard Foundation.
Materials
| 3,4-Ethylenedioxythiophene, 97% | Sigma Aldrich | 483028 | |
| 3,4-Propylenedioxythiophene, 97% | Sigma Aldrich | 660485 | |
| Thieno[3,2-b]thiophene, 95% | Sigma Aldrich | 702668 | |
| FeCl3, 97% | Sigma Aldrich | 157740 | |
| Br2 | Sigma Aldrich | 207888 |
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