上海国际智能服装产业博览会

智能服饰新材料：让导电聚合物柔软100倍 可拉伸性高100倍

瑞典林雪平大学有机电子实验室的研究人员首次创造了一种柔软且可拉伸的有机热电模块，可以从人体热量中收集能量。这项突破是由一种新型复合材料实现的，这种材料不仅柔软且可拉伸，而且具有高导电性和良好的热电性能，可广泛应用于智能服装，可穿戴电子产品和电子皮肤中。相关研究成果发表在《自然通讯》上。     奈良·金（Nara Kim）是瑞典林雪平大学有机电子实验室的博士后兼首席研究工程师。研究结合了三种材料：导电聚合物PEDOT:PSS，水溶性聚氨酯橡胶和离子液体。最终，具有独特属性的复合材料PEDOT:PSS赋予其热电性能，橡胶提供弹性，离子液体确保柔软。奈良·金在有机电子实验室的泽维尔·克里斯平教授和高级讲师克拉斯·泰布兰特的领导下进行了这项研究。她说：“泽维尔·克里斯平是有机热电材料的先驱；克拉斯·泰布兰特是软电子材料的专家；我贡献了我对有机复合材料的知识。我们共同提出了新材料的构想。

新材料可在两个方向上拉伸
     PEDOTPSS是最常见的导电聚合物，导电率很高，根据不同的配方，可以得到导电率不同的水溶液。该产品是由PEDOT和PSS两种物质构成。PEDOT是EDOT（3，4-乙烯二氧噻吩单体）的聚合物，PSS 是聚苯乙烯磺酸盐。这两种物质在一起极大的提高了PEDOT的溶解性，水溶液导电物主要应用于有机发光二极管 OLED， 有机太阳能电池，有机薄膜晶体管，超级电容器等的空穴传输层虽然PEDOT:PSS在许多应用中使用，但厚的聚合物膜太硬、太脆，无法成功地集成到可穿戴电子设备中。“我们的材料比PEDOT:PSS柔软100倍，可拉伸性高100倍。”有机电子实验室软电子小组负责人克拉斯·泰布兰特说。材料制备及成品泰布兰特解释说：“能够在纳米级和微米级上控制材料结构的能力，让我们能够将不同材料的优异性能结合到复合物中。”此外，新的复合材料也可以打印。奈良·金表示：“该复合材料是通过水基溶液共混配制的，可以印刷在各种表面上。当表面弯曲或折叠时，该复合材料就会跟随运动。而且制造这种复合材料的过程便宜且环保。”     研究人员发现，使用这种材料制造柔软而有弹性的有机导电材料的可能性很大。“可以将许多离子液体，导电聚合物和传统弹性体结合起来，以提供新的纳米复合材料，增加其应用领域，例如热电发电机、超级电容器、电池、传感器以及可穿戴和可植入应用中”，泽维尔·克里斯平说。