Enhancement in the Mechanical Stretchability of PEDOT:PSS Films by Compounds of Multiple Hydroxyl Groups for Their Application as Transparent Stretchable Conductors

复合材料 薄板电阻 电导率 可伸缩电子设备 聚合物 导电的 薄膜 电阻率和电导率 制作 透明导电膜
作者
Hao Hua He,Lei Zhang,Shizhong Yue,Suzhu Yu,Jun Wei,Jianyong Ouyang
出处
期刊:Macromolecules [American Chemical Society]
卷期号:54 (3): 1234-1242 被引量:85
标识
DOI:10.1021/acs.macromol.0c02309
摘要

It is of significance to develop stretchable conductors for flexible electronics. Although intrinsically conducting polymers like poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) can exhibit high conductivity, they have limited mechanical stretchability because of the rigid conjugated backbone and strong interchain interaction. Here, we report the significant enhancement in the mechanical stretchability of PEDOT:PSS films by adding a compound of two or more hydroxyl groups like glycerol, malic acid, 1,2,6-hexanetriol, or triethylene glycol. The elongation at break can be enhanced from <10% of pristine PEDOT:PSS films to >50%. The enhancement in the mechanical stretchability is less significant when other compounds with only one hydroxyl or no hydroxyl group are used. The effect of the compounds with multiple hydroxyl groups on the stretchability of PEDOT:PSS is related to the Hansen solubility parameter (HSP) δ h . A compound with a higher δ h value can give rise to a more significant plasticization of PEDOT:PSS. The mechanism is attributed to the destruction of hydrogen bonds among the chains of poly(styrenesulfonic acid) (PSSH) by the compounds of multiple hydroxyl groups. This effectively lowers the interchain interaction among the PSSH and thus increases the mechanical stretchability of PEDOT:PSS. Simultaneously, these compounds can induce secondary doping to saliently enhance the conductivity of PEDOT:PSS films. The highly stretchable and highly conductive PEDOT:PSS films can be used as transparent stretchable conductors.

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