Anomalous Stiffening of a Conjugated Polymer During Electrochemical Oxidation

材料科学 变硬 共轭体系 电化学 聚合物 纳米技术 高分子科学 化学工程 复合材料 电极 物理化学 化学 工程类
作者
Judit Tarrés,Di Zhu,Chiara Musumeci,Young-Seok Kim,Dilara Meli,Hang Yu,Meghna Jha,Bryan D. Paulsen,Ruiheng Wu,Joost Kimpel,Zachary Laswick,Sri Harish Kumar Paleti,Yadong Zhang,Stephen Barlow,Seth R. Marder,Jenny Nelson,Jonathan Rivnay,Christian Müller
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202519980
摘要

Abstract The mechanical mismatch between semiconductors and biological tissues can be a challenge for the development of conformal bioelectronics. Organic mixed ionic‐electronic conductors (OMIECs) such as conjugated polymers with oligoether side chains are promising materials due to their low stiffness, which may minimize adverse immune reactions and thus promote biocompatibility. However, significant volume changes during electrochemical cycling—driven by ion and water ingression and expulsion—can lead to drastic changes in stiffness, complicating device‐tissue mechanical matching across redox states. Here, the electromechanical response of a thienothiophene‐based conjugated polymer with triethylene glycol side chains is investigated. Electrochemical nanoindentation and atomic force microscopy reveal a modest and reversible increase in elastic modulus at room temperature from ≈70 to more than 120 MPa upon electrochemical oxidation. This unusual mechanical stability is attributed to a reversible increase in π‐stacking that compensates for swelling‐induced softening. These findings demonstrate that it is feasible to design OMIEC materials with stable mechanical properties across redox states, opening new possibilities for compliant and tissue‐matched bioelectronic interfaces that remain mechanically invariant during operation.

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