导电聚合物薄膜材料
薄膜电容的制造工艺
薄膜电容的制造工艺
薄膜电容的制造工艺主要包括以下几个步骤：
1. 材料准备：选择适当的基底材料，常见的基底材料有玻璃、硅、聚酯膜等。
同时准备导电膜材料，一般使用金属或导电聚合物。
2. 基底清洗：对基底材料进行清洗处理，以去除表面的杂质和污染物，确保基底表面的光滑度和洁净度。
3. 导电膜制备：将导电材料通过物理或化学方法涂覆在基底上，形成导电层。
常用的涂覆方法有涂布、喷涂、蒸发等。
4. 图形化处理：使用光刻工艺，将需要的电容结构或图案通过光刻胶的方式在导电层上形成图案，这样可以看作是将导电层分割成不同的区域。
5. 介质层沉积：将介质材料通过蒸发、溅射等方法沉积在导电膜上，形成电容的绝缘层。
介质层的厚度可以通过控制沉积物的时间和速度来实现。
6. 上、下电极制备：通过金属蒸发、溅射等方法在介质层的上下表面涂覆导电层，形成电容的上、下电极。
上下电极的制备方法与导电膜的制备方法类似。
7. 终端加工：根据需要进行终端的加工处理，通常是通过焊接、钎焊或印刷等方式将电容器的终端连接到电路上。
8. 检测和封装：对制造的薄膜电容进行检测和测试，包括电容值、电压容量、漏电流等性能参数的测试。
最后进行封装，以保护电容器的内部结构。
以上是薄膜电容的一般制造工艺流程，具体根据不同的薄膜电容类型以及制造厂商的要求可能会有所差异。
导电聚合物有序超薄膜材料特性的分析
ｃ ｏｍ ｐ ｉｅ ＰＥＤＯ Ｔ ＰＳＳ ｉｌ ． Ｔｈｅ ｆｌ －ｏｒ ｉｇ ａ ｉｉｙ ｏｓｔ － ｆ ｍ ｉｍ ｆ ｍ ｎ ｂ ｌ ｏｆ ｏ ｚ ｔｏ ＯＤＡ ａ ｄ ＯＤＡ — ｔ ｉｎｉａ ｉｎ ｎ ＳＡ ｍ ｏｎ ａ ｅ ｓ ｅ ｄ ｎ ｏｌｙ ｒ ｐｒ ａ ｏ
Ｐ ＥＤＯＴ Ｐ Ｓ ｎ ｎ ｐ ｒｉｌ ｓ ｕ ｐ ａ ｅａ ｄｔ ｅ ｂ ｈ ｖ ｏ ｆ － Ｓ ａ ｏ ａ ｔ ｅ ｂ ｈ ｓ ｎ ｅ ａ ｉ ｒ ｃ ｓ ｈ ｏ ０ＤＡ／ Ｅ Ｐ Ｄ０Ｔ Ｐ ｓ ｅ ｌ ａｔ ｌ ｓｏ ｕ ｅｗａ ｅ ｒ ｒｔ － ＳＳａ ｓ ｍｂ ｙ ｐ ｒｉ ｅ ｎ ｐ ｒ ｔｒｗｅ ｅ ｆ ｓｌ ｃ ｉ ｙ ｉ ｖ ｓｉａ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｎ ｉａｅ ｔ ａ ａ ｏ ａ ａｉ ｌｓ ｉ ｕ ｈ ｓ ａ ｋ ｔ ｅ ｉｎ ｚ ｔ ｎ ｍｏ ｏ ａ ｅ ｎ ｔｂ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ ｈ ｅ ｕ ｔ ｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔ ｎ ｎ ｐ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｐ ａ ｅ ｐ ｃ ｈ ｏ ｉａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｒ ａ ｄ ｓ ｌ ｏ ｌｘ ｇ ｓ ｃ ｏ ａ Ｌａ ｇ ｉ ｆ ｍ ｓｆ ｒ ｄ ａ ｉ ｗａ ｅ ｎ ｅ ｆ ｃ ． ｔ ａ ｅ ｎ ｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｈ ｅ ｔｆ ｍ— ｒ ｎ ｏ ｄｔｏ ｓｆ ｒｃ ｍｐ ｓ ｅ ｎ ｍｕ ｒ ｉ ｌ ｗａ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｔ ｒｉｔ ｒａ ｅ Ｉ ｈ ｓｂ ｅ ｏ ｎ ｈ ｔｔ ｅ ｂ ｓ ｉ ａ／ ｌ ｆ ｍｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｎ ｏ ｏ ｏ ｉ ｏ ｉ ｔ
薄膜电极材料
薄膜电极材料大致可以分为三种类型：
传统的金属材料经过加工合成为可拉伸的结构，如分形结构的金、铂等贵金属电极材料，这些材料具有突出的导电性能，但加工过程繁杂，因此并不适用于大规模生产。
导电聚合物，如聚吡咯（PPy）、聚苯胺（PANI）、聚噻吩（PTh）以及它们的衍生物。
这些材料作为柔性电极使用，但导电性较差。
以柔性材料为基体，再将导电纳米材料与之掺杂后形成的复合型柔性电极。
柔性基体材料可选用聚酰亚胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等，导电纳米材料可选取碳纳米材料、金属纳米材料等。
此种复合型柔性电极原材料丰富、制作工艺简单、价格低廉，且柔性和导电性可控。
此外，还有一种是将粉末状态的电极材料（如碳基材料，包括一维的碳纳米管/碳纤维，二维的石墨烯等）通过添加粘接剂和导电剂制备成薄膜电极材料。
这种材料既可以直接作为柔性电极应用，也可以作为自支撑集流体负载其他高性能活性物制备成复合电极材料来使用。
以上信息仅供参考，如需更专业的介绍，可以咨询材料学专家或查阅相关文献资料。
薄膜材料介绍课件
薄膜材料可作为组织工程的支架材料，用于再生医学领域 。
其他领域
包装行业
薄膜材料在包装行业中 广泛应用，如食品包装 、药品包装等。
装饰行业
薄膜材料可用于制造各 种装饰品，如玻璃贴膜 、汽车贴膜等。
信息存储
薄膜材料可用于高密度 信息存储，如光盘和磁 记录介质。
05
薄膜材料的发展趋势与 挑战
新材料开发
分类
根据材料类型，薄膜材料可以 分为金属薄膜、绝缘体薄膜、 半导体薄膜、聚合物薄膜等。
根据制备方法，薄膜材料可以 分为物理气相沉积薄膜、化学 气相沉积薄膜、溶胶-凝胶法薄 膜等。
根据应用领域，薄膜材料可以 分为光学薄膜、电子薄膜、生 物薄膜、能源薄膜等。
通常具有较高的透明度，允许光线透过 ，适用于各种光学应用。
薄膜材料介绍课件
contents
目录
• 薄膜材料的定义与分类 • 薄膜材料的特性与性能 • 薄膜材料的制备方法 • 薄膜材料的应用领域 • 薄膜材料的发展趋势与挑战
01
薄膜材料的定义与分类
定义
01
薄膜材料是指厚度在微米至纳米 范围内的薄层材料，通常由一种 或多种材料组成。
02
薄膜材料可以具有各种不同的性 质，如光学、电学、磁学、力学 等，这使得它们在许多领域都有 广泛的应用。
能源领域
太阳能电池
薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其特点是薄、轻、可弯 曲。
燃料电池
薄膜材料可用于制造燃料电池的电极和隔膜。
储能电池
薄膜材料在储能电池领域也具有广泛应用，如锂离子电池的电极材料 。
生物医学领域
生物传感器
薄膜材料可用于制造生物传感器，用于检测生物分子和细 胞。
聚吡咯导电聚合物材料
、聚吡咯导电聚合物材料一、摘要导电聚合物的突出优势是既具有金属和无机半导体的电学和光学特性，又具有有机聚合物柔韧的机械性能和可加工性，还具有电化学氧化还原活性。
MacDiamid，Heeger和白川英树因在导电聚合物的发觉和中作出的突出奉献一起取得2000年度诺贝尔化学奖。
具有共轭双键的导电高分子聚吡咯纳（ppy）由于其合成简便，导电率较高易成膜等优势而日趋受到人们的关注。
本文要紧介绍聚吡咯纳（ppy）的结构、性质、应用和进展。
二、关键词导电高分子，聚苯胺，搀杂，应用三、引言在过去很长一马上刻，有机高分子一直被视为结构绝缘材料。
自从1977年美国科学家黑格（）和麦克迪尔米德（）和日本科学家白川英树（）发觉搀杂聚乙炔（Polyacetylene,PA）具有金属导电特性[1]以来，有机高分子不能作为电解质的概念被完全改变。
也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分子。
那个新领域的显现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发觉和进展为低维固体电子学,乃至分子电子学的成立和完善作出重要的奉献,进而为分子电子学的成立打下基础,而具有重要的科学意义导电性能是聚合物的重要性质之一。
聚合物既大量作为绝缘材料利用，也可用作导电材料利用。
随着高分子科学的进展，有相当一部份功能聚合物还能够作为半导体材料利用。
导电聚合物已经成为功能高分子材料的重要一员。
聚吡咯纳（ppy）在那个地址面扮演者相当大的戏份。
四、导电高分子材料的分类1 结构型导电高分子结构型导电高分子材料是指本身具有导电性或经搀杂后具有导电性的聚合物材料，也称作本征型导电高分子材料，是由具有共轭∏键或部份共轭∏键[2]的高分子经化学或电化学“搀杂”，使其由绝缘体转变成导体的一类高分子材料，如聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)、聚乙炔(PA)等。
不需搀杂的结构型导电高分子材料至今只有聚氮化硫一类，而大多数均需采纳必然的手腕进行搀杂才能具有较好的导电性[3]。
薄膜材料制备原理、技术及应用
薄膜材料制备原理、技术及应用1. 引言1.1 概述薄膜材料是一类具有微米级、甚至纳米级厚度的材料，其独特的性质和广泛的应用领域使其成为现代科学和工程中不可或缺的一部分。
薄膜材料制备原理、技术及应用是一个重要且广泛研究的领域，对于探索新材料、开发新技术以及满足社会需求具有重要意义。
本文将着重介绍薄膜材料制备的原理、常见的制备技术以及不同领域中的应用。
首先，将详细讨论涂布法、旋涂法和离子束溅射法等不同的制备原理，分析各自适用的场景和优缺点。
然后，将介绍物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的薄膜制备技术，并比较它们在不同实际应用中的优劣之处。
最后，将探讨光电子器件、传感器和生物医药领域等各个领域中对于薄膜材料的需求和应用，阐述薄膜材料在这些领域中的重要作用。
1.2 文章结构本文将按照以下顺序进行介绍：首先，在第二部分将详细介绍薄膜材料制备的原理，包括涂布法、旋涂法以及离子束溅射法等。
接着，在第三部分将探讨物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的制备技术。
然后，在第四部分将介绍薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的应用，包括各个领域需求和现有应用案例。
最后，在结论部分对整篇文章进行总结，并提出未来研究方向和展望。
1.3 目的本文旨在全面系统地介绍薄膜材料制备原理、技术及应用，为读者了解该领域提供一个基本知识框架。
通过本文的阐述，读者可以充分了解不同的制备原理和方法，并了解到不同领域中对于特定功能或性质的薄膜材料的需求与应用。
同时，本文还将重点突出薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的重要作用，以期为相关研究提供参考和启发。
以上为“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写，请根据需要进行修改补充完善。
2. 薄膜材料制备原理：2.1 涂布法制备薄膜：涂布法是一种常见的制备薄膜的方法，它适用于各种材料的制备。
首先，将所需材料以溶解或悬浮态形式制成液体，然后利用刷子、喷雾或浸渍等方式将液体均匀地涂敷在基板上。
导电聚合物：塑料中的一朵奇葩
导电聚合物：塑料中的一朵奇葩你可曾想象像胶卷一样可以卷曲的电视机屏幕，可曾想象穿在身上的计算机……今天科学家对导电聚合物的研究，将使这些貌似天方夜谭的新生活在不久的将来成为现实。
导电聚合物的发现，已经过去二十多年了。
在这期间，它多次获诺贝尔奖提名，遗憾的是一直未能问鼎。
2000年诺贝尔化学奖终于颁给了导电聚合物的三位发明者：美国物理学家黑格(A.J.Heeger)、美国化学家麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid)和日本化学家白川英树(H.Shirakawa)。
说起导电聚合物的发现,还有一段耐人寻味的故事。
1977年，日本科学家白川英树的一个学生在做合成聚乙炔的实验中出现了一个偶然的失误,他向聚合体系中多加入了1000倍的催化剂,结果却让白川英树非常吃惊：一层美丽的具有金属光泽的银色薄膜出现了！这种闪闪发光的薄膜是反式聚乙炔。
与此同时,在太平洋彼岸，麦克迪尔米德和黑格正在试验用无机聚合物氮化硫制备具有金属光泽的薄膜。
在日本东京的一次学术交流会的咖啡休息时间里，麦克迪尔米德很偶然地遇见了白川英树，当他得知他的同行发现了聚合物闪光薄膜后，便邀请白川英树到宾夕法尼亚大学访问。
之后，他们着手通过碘蒸气氧化掺杂聚乙炔。
黑格让他的一个学生来测量这种薄膜的导电性，结果发现经碘掺杂的反式聚乙炔的电导率提高了上千万倍！1977年，他们把这一发现发表在英国皇家学会的The Journal of Chemical Society:ChemicalCommunications上。
导电聚合物的导电机制瑞典皇家学会在诺贝尔奖的颁奖新闻公报中说,我们已习惯于科学发现对日常思维方式的巨大冲击，今年的诺贝尔化学奖也不例外。
一般认为,塑料是绝缘体,但以上三位科学家（指黑格、麦克迪尔米德和白川英树）却告诉我们：在一定的条件下，塑料可以像金属一样导电。
也许人们要问，导电聚合物这种特殊的塑料为何能够导电呢？塑料是小分子聚合体，如果它要导电，就必须像金属一样，其中的电子可以自由移动,而不是被束缚在原子上。
《2024年ASA柔性透明导电膜的制备及其在太阳电池中的应用》范文
《ASA柔性透明导电膜的制备及其在太阳电池中的应用》篇一一、引言随着科技的飞速发展，柔性电子器件逐渐成为电子领域的研究热点。
ASA柔性透明导电膜作为一种新型的导电材料，因其优异的导电性能、透明度及柔韧性，在太阳电池等柔性电子器件中具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍ASA柔性透明导电膜的制备方法及其在太阳电池中的应用。
二、ASA柔性透明导电膜的制备1. 材料选择ASA柔性透明导电膜的制备主要涉及的材料包括ASA导电聚合物、溶剂及添加剂等。
其中，ASA导电聚合物是制备导电膜的核心材料，具有优异的导电性能和透明度。
2. 制备方法ASA柔性透明导电膜的制备过程主要包括溶液制备、涂布成膜及热处理等步骤。
首先，将ASA导电聚合物、溶剂及添加剂按照一定比例混合，制备成均匀的溶液。
然后，将溶液涂布在基材上，形成一定厚度的膜层。
最后，通过热处理等手段，使膜层形成稳定的导电结构。
三、ASA柔性透明导电膜的性能ASA柔性透明导电膜具有优异的导电性能、透明度及柔韧性。
其导电性能主要来源于ASA导电聚合物中的共轭结构，使其具有较低的电阻率。
同时，良好的透明度使得导电膜在可见光范围内具有较高的透过率，有利于提高太阳电池的光电转换效率。
此外，优异的柔韧性使得导电膜能够适应各种弯曲、折叠等变形，满足柔性电子器件的需求。
四、ASA柔性透明导电膜在太阳电池中的应用1. 替代传统导电膜ASA柔性透明导电膜可以替代传统太阳电池中的ITO（氧化铟锡）导电膜。
由于ITO成本较高且易碎，限制了太阳电池的广泛应用。
而ASA柔性透明导电膜具有良好的导电性能和柔韧性，且成本较低，可以有效地降低太阳电池的制造成本。
2. 提高光电转换效率ASA柔性透明导电膜的高透过率有利于提高太阳电池的光电转换效率。
通过将ASA柔性透明导电膜应用于太阳电池的透明电极，可以提高光线的利用率，从而提高光电转换效率。
3. 适应不同类型太阳电池ASA柔性透明导电膜具有良好的适应性，可以应用于不同类型的太阳电池，如硅基太阳电池、薄膜太阳电池及有机太阳电池等。
导电聚合物
自19世纪70年代聚合物发明100多年以来，它一直以绝缘这一伟大优点而自豪，并在工业中特别是在包装领域得到了十分广泛的应用。
到了20世纪80年代，由于高科技的注入使导电聚合物得到很大的发展，其应用领域更加宽广。
导电高分子材料具有特殊的结构和优异的物理化学性能，使其在光电子、信息产业、航空航天等领域有着广泛的用途。
在防电磁、防静电、隐身包装（防红外、防雷达）、智能包装等方面，有着诱人的应用前景。
因此，导电高聚物是21世纪新材料研究发展和推广应用的重点。
导电聚合物（Conducitve Polymers）是指聚合物主链结构具有导电功能的聚合物，一般是以电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体（或供体）进行掺杂后而制得的。
导电性聚合物分为复合型、结构（本征）型、离子型三大类。
前者是在绝缘性高分子聚合物中加入碳黑、细微金属粉或镀金属的氧化物等导电物质而获得导电性能。
离子型是加入高氯酸锂等盐离子而导电，而结构型则依靠高聚物主链结构具有导电基因而赋予导电性，三者有根本的区别。
1.导电聚合物的特点与合成导电聚合物基本上是不饱和聚合物，一般采用电解聚合法合成。
并经过一定的掺杂处理而使其具有导电功能的导电高聚物。
其导电性能有如下特点。
①通过控制掺杂度，导电高聚物的电导率可在绝缘体--金属范围内（10的负9次方S/cm-10的5次方S/cm）变化，这是其他任何材料都无法比拟的。
目前最高室温导电可达10的5次方S/cm，它可与铜的导电率相媲美，而重量仅为铜的8%左右；典型导电高聚物一般导电率为10的5次方S/cm。
②导电高聚物可进行拉伸取向，沿拉伸方向电导率随拉伸度而增加，而垂直拉伸方向的电导率基本不变，呈现强的电导方向异性；③尽管导电高聚物的导电率可达金属水平，但它的电导率--温度曲线不呈现金属特性；④导电高聚物的载流子用弧子（soliton）、极化子（polaron）、双极化子（bipolaron）概念描述，既不同于金属的自由电子，也不同于半导体的电子或空穴；⑤导电高聚物具有掺杂/脱杂、完全可逆的过程，这是导电聚合物专有的独特性能；⑥导电高聚物具有掺杂伴随着颜色的变化以及高的三阶非线性光学效应等特点，使其应用范围更广。
电子产品包装中的防静电设计与材料选择
电子产品包装中的防静电设计与材料选择电子产品作为现代人们生活中必不可少的工具，其包装在产品运输、储存和销售过程中起到至关重要的作用。
电子产品包装不仅要保护产品本身的完整性和安全性，还需要考虑到防静电的设计和材料选择。
本文将讨论电子产品包装中的防静电设计原理和常用的防静电材料选择。
一、防静电设计原理静电是指物体中带有不平衡的电荷，在电子产品包装中，静电可能会对产品的性能和稳定性产生不利影响。
因此，采用合适的防静电设计原理是至关重要的。
1.接地设计 - 通过将电子产品和包装与地面相连，可以有效地将静电释放到地面。
接地设计可以采用金属薄片或导电板与产品接触，以实现静电的导流和释放。
2.屏蔽设计 - 在电子产品包装的内部和外部表面使用导电材料，以阻挡外部的静电干扰。
屏蔽设计可以采用金属箔、导电聚合物等材料制作，并采用合适的接地方法与产品连接。
3.避免摩擦产生静电 - 在产品包装设计中，应尽量避免产生静电的因素，如减少包装材料之间的摩擦、合理选择摩擦系数小的材料等，以降低静电的产生。
二、防静电材料选择在电子产品包装中，选择合适的防静电材料对于保护产品的性能和稳定性具有重要意义。
以下是一些常用的防静电材料选择：1.导电泡沫材料- 导电泡沫材料是一种具有导电性能的聚合物材料，具有良好的抗静电能力和缓冲性能，可用于电子产品的包装内衬。
导电泡沫材料通常由导电纤维或导电颗粒与聚合物基材复合制成。
2.导电纸板- 导电纸板是一种将导电纤维纸与纸板复合而成的材料，其表面电阻较低，具有良好的导电性能。
导电纸板可用于电子产品的包装盒、隔板等部件，以保护产品免受静电干扰。
3.导电薄膜 - 导电薄膜通常由导电聚合物或导电金属薄片制成，具有良好的导电性能和柔韧性。
导电薄膜可用于电子产品的包装外壳，以实现对外部静电的屏蔽，保护产品的稳定性。
4.导电泡棉- 导电泡棉是一种具有良好导电性能和吸震性能的材料，常用于电子产品的包装内衬，以保护产品在运输过程中免受静电干扰和机械冲击。
高分子材料——导电聚合物简介
高分子材料——导电聚合物简介摘要：导电混合物的性能、应用以及面临的挑战。
共轭导电聚合物和芳香族金属导电聚合物的简介关键词：高分子材料导电聚合物共轭导电聚合物芳香族金属导电聚合物1 导电聚合物1.1前言导电高分子又称导电聚合物(conducting polymer)，是指通过掺杂等手段，使其电导率在半导体和导体范围内的聚合物。
这类聚合物通常指本征导电聚合物(intrinsic condcuting polymer)，在它们的主链上含有交替的单键和双键，从而形成了大的共轭π体系，π电子的流动产生了导电的可能性。
导电聚合物导电需要两个条件。
第一个条件是它必须具有共轭的π电子体系，第二个条件是它必须经过化学或电化学掺杂,即通过氧化还原过程使聚合物链得或失电子。
自由电子是金属的载流子,而电子或空穴是半导体的载流子。
导电高聚物的载流子是什么呢？黑格等首先提出孤子(soliton)模型，来解释聚乙炔的电导及其他物理性质。
但聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等具有导电性质的聚合物有非简并基态，不能形成孤子，只能形成极化子(polaron)和双极化子 (bipolaron)。
尽管孤子、极化子和双极化子来自不同的简并态,但它们的物理本质都是能隙间的定域态,因此可以认为它们是导电聚合物的载流子。
导电聚合物材料可以分为共轭型和复合型两大类。
共轭型导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物材料。
复合型导电聚合物,即导电聚合物复合材料,是指以通用聚合物为基体,通过加入各种导电性物质,采用物理化学方法复合后而得到的既具有一定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料，其导电作用主要通过其中的导电材料完成。
而共轭导电聚合物是依靠分子本身产生的导电载流子导电。
本文主要涉及共轭导电聚合物和芳香族金属导电聚合物。
1.2 导电聚合物的应用导电聚合物得研究始于30多年前。
2000年诺贝尔化学奖颁给了导电聚合物的三位发明者：美国物理学家黑格(A.J.Heeger)、美国化学家麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid)和日本化学家白川英树(H.Shirakawa)。
导电膜的原理
导电膜的原理导电膜是一种能够导电的薄膜材料，可以应用在各种电子设备中。
其原理是利用材料表面上的自由电子或离子，形成导电通路，从而实现电流的传输。
在本文中，我们将详细介绍导电膜的原理，包括材料的特性、导电机制和制备方法等方面。
一、导电膜的材料特性导电膜的材料可以分为金属、半导体和导体高分子等三类。
这些材料之间的导电机制不同，导致了它们的性能有所不同。
金属导电膜的最重要特性是其极高的电导率。
金属在化学元素中具有最佳的导电性能，这是由于金属的电子结构决定的。
金属中的自由电子可以在材料中自由移动，形成高效的导电通道。
常用的金属导电膜材料包括铝、铜、银、金等。
半导体导电膜的特性与金属有所区别，其在原子结构中只有一部分电子参与导电过程。
半导体材料的导电性能受到环境条件的影响较大，如温度和光照等。
常用的半导体导电材料包括二氧化锡、氧化铟锡等。
导体高分子材料由聚合物链构成，其中分子链上的共轭双键可以支持电子的自由传输，形成导电通道。
导体高分子材料的导电性能较低，但具有可塑性和成本低的特点。
常用的导体高分子材料包括聚苯胺、聚噻吩等。
二、导电膜的导电机制导电膜的导电机制取决于其材料特性，其中最为常见的导电机制包括金属电子自由移动、离子传输和共轭双键电子自由传输三种方式。
金属电子自由移动机制是指金属材料中的自由电子可以在晶格中自由移动，形成导电通道。
金属材料中的电子由于与原子核之间的相互作用很弱，因此可以自由地游离在金属晶格中。
利用这一机制，金属导电膜具有非常高的导电性能。
离子传输机制是指离子材料中的离子可以通过材料中的孔隙和渗透性通道传输，形成导电通道。
离子传输可以进一步分为固体电解质和液态电解质两种机制。
在固体电解质中，离子通过空气漏隙和孔隙传输；在液态电解质中，离子通过溶液中的电场和溶剂分子的帮助传输。
共轭双键电子自由传输机制是指导体高分子中分子链上的共轭双键可以支持电子的自由传输，形成导电通道。
这种机制在电子输运的方向性、速度以及材料分子结构的稳定性等方面具有独特的优势。
聚合物电解质膜与质子交换膜
聚合物电解质膜与质子交换膜
聚合物电解质膜与质子交换膜都是一种用于燃料电池等化学能转化装置中的薄膜材料。
它们在电化学中发挥着重要的作用。
聚合物电解质膜（Polymer Electrolyte Membrane，PEM）通常
是一种由聚合物材料制成的薄膜。
它的主要功能是将正负极之间的电子分离开来，同时允许离子（如氢离子）通过，从而实现电化学反应。
PEM一般是从氟聚合物薄膜中制成，其突出
的特点是低电阻、高离子导电性、较好的化学稳定性和机械强度。
质子交换膜（Proton Exchange Membrane，PEM）是一种在燃
料电池中用于传递氢离子的特殊薄膜。
PEM通常是由特殊的
聚合物材料制成，其与阳极和阴极之间的作用是仅允许质子通过，阻碍电子和气体的流动。
这有助于维持燃料电池的正常工作，并防止杂质进入反应区域。
PEM膜通常具有良好的离子
交换性、高电阻、化学稳定性和热稳定性。
虽然两者在某些方面有相似的特点，但它们在材料成分、功能和应用方面有着一些不同之处。
PEM更加专注于质子的传递，而PEM更加强调离子的导电性。
这两种膜材料在燃料电池和
其他化学能转化装置中的应用有着广泛的应用前景。
导电聚合物PEDOT
第４２卷㊀第３期２０２３年㊀６月北京生物医学工程ＢｅｉｊｉｎｇＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ ４２㊀Ｎｏ ３Ｊｕｎｅ㊀２０２３基金项目：上海理工大学医工交叉项目（１０２１３０８４２４）㊁上海介入医疗器械工程技术研究中心项目（１８ＤＺ２２５０９００）资助作者单位：１㊀上海理工大学健康科学与工程学院（上海２０００９３）２㊀休斯敦大学机械工程系（休斯敦得克萨斯州７７２０４）通信作者：孙力，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｓｕｎ４＠ｕｈ ｅｄｕ；刘颖，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｎｇ２４３１＠１６３ ｃｏｍ导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展章浩伟１㊀王怡东１㊀玄雪婷１㊀孙力２㊀刘颖１摘㊀要㊀柔性生物医学传感器面临延展性差㊁灵敏度不高的问题，需要开发同时具有高电学性能和力学性能的材料，而传统陶瓷㊁金属或半导体通常不能满足㊂在导电聚合物中，聚（３，４⁃亚乙基二氧噻吩）ʒ聚（苯乙烯磺酸盐）［ｐｏｌｙ（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ʒｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ），ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ］是一种具有较高导电性㊁化学稳定性以及良好生物相容性的材料，已成为一种被广泛研究的电极和传感器材料，并在生物医学领域得到应用㊂本文总结了ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电学性能㊁力学性能及改性方式，并对其在柔性生物医学传感器方面的应用现状进行综述㊂关键词㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ；柔性传感器；导电聚合物；生物医学传感器ＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－３２０８ ２０２３ ０３ ０１８．中图分类号㊀Ｒ３１８ ０４㊀㊀文献标志码㊀Ａ㊀㊀文章编号㊀１００２－３２０８（２０２３）０３－０３２２－０５本文著录格式㊀章浩伟，王怡东，玄雪婷，等．导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展［Ｊ］．北京生物医学工程，２０２３，４２（３）：３２２－３２６．ＺＨＡＮＧＨａｏｗｅｉ，ＷＡＮＧＹｉｄｏｎｇ，ＸＵＡＮＸｕｅｔｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒ⁃ＰＥＤＯＴʒＰＳＳａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＢｅｉｊｉｎｇＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２３，４２（３）：３２２－３２６．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒ⁃ＰＥＤＯＴʒＰＳＳａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓＺＨＡＮＧＨａｏｗｅｉ１，ＷＡＮＧＹｉｄｏｎｇ１，ＸＵＡＮＸｕｅｔｉｎｇ１，ＳＵＮＬｉ２，ＬＩＵＹｉｎｇ１１㊀ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｅａｌｔｈＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ㊀２０００９３；２㊀ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｏｕｓｔｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ㊀７７２０４，ＵＳＡＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒｓ：ＳＵＮＬｉ（Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｓｕｎ４＠ｕｈ ｅｄｕ）；ＬＩＵＹｉｎｇ（Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｎｇ２４３１＠１６３ ｃｏｍ）ʌＡｂｓｔｒａｃｔɔ㊀Ｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓａｒｅｆａｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｐｏｏｒｄｕｃｔｉｌｉｔｙａｎｄｌｏｗｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｈａｔｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｅｒａｍｉｃｓ，ｍｅｔａｌｓｏｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｕｓｕａｌｌｙｄｏｎｏｔｐｏｓｓｅｓｓ．Ａｍｏｎｇｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｐｏｌｙ（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ʒｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）（ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ），ｗｉｔｈｉｔｓｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｃｈｅｍｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｈａｓｂｅｃｏｍｅａｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｓｅｎｓｏｒｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｐｌｏｒｅｄｉｎｔｈｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｆｉｅｌｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳ，ａｎｄｒｅｖｉｅｗｓｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓ．ʌＫｅｙｗｏｒｄｓɔ㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒ；ｆｌｅｘｉｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｄｅｖｉｃｅ；ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓ０㊀引言随着科技的进步和健康观念的提升，人们对医疗设备的舒适性提出了更高的要求㊂这需要医疗设备在保持自身功能的同时，实现与皮肤的完美接触㊂而传统的导电材料包括碳和金属等无机材料，由于其本身的原子间相互作用及微结构特征，块体的柔顺性和延展性都较差㊂近来研究人员发现通过材料微结构设计或薄膜化可以在一定程度上提高这些材料的柔韧性和延展性，但其可拉伸性和力学／化学／生物适配度等仍然很难达到柔性医疗设备的要求㊂因此，科学和工业界一直都在寻找㊁合成或集成具有高导电性的可延展材料，以满足人们对柔性医疗电子设备的要求㊂１９７６年，Ｓｈｉｒａｋａｗａ等［１］将碘蒸气掺杂进聚乙炔，使其导电性可提高７个数量级，从而开创了导电聚合物这一崭新的材料研究领域㊂在导电聚合物中，聚（３，４⁃亚乙基二氧噻吩）ʒ聚（苯乙烯磺酸盐）［ｐｏｌｙ（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ʒｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ），ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ］具有一定柔性㊁电导率高㊁生物相容性好㊁在高温空气中具有较好的稳定性和耐湿性，因此经常被选作柔性电极材料应用于各种传感器的研发㊂本文将对ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电学性能及力学性能进行综述，并介绍ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ在柔性生物医学传感器方面的研究进展㊂１㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其性能１ １㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳＰＥＤＯＴʒＰＳＳ是由３，４⁃乙烯二氧噻吩单体（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ，ＥＤＯＴ）的氧化聚合物和聚（苯乙烯磺酸盐）［ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ），ＰＳＳ］两种分子组成的二嵌段共聚物㊂ＰＥＤＯＴ的分子量一般为１０００ ２５００ｇ／ｍｏｌ，ＰＳＳ的摩尔质量为４０００００ｇ／ｍｏｌ［２］㊂１ ２㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电学性能商用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ为水分散体，由于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ比例的不同，其电导率在０ ２ １Ｓ／ｃｍ之间［３］㊂近年来的研究表明，可以通过物理方法处理或与其他溶液共混（如添加有机溶剂㊁表面活性剂㊁盐或酸等），提高ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电导率㊂Ｊｅｏｎｇ等［４］利用水热处理，在相对湿度大于８０％和温度高于６１ħ的条件下，使ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电导率从０ ４９５提高到１２５ ３６７Ｓ／ｃｍ㊂Ｄｏｎｇ等［５］将二甲基亚砜（ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｘｉｄｅ，ＤＭＳＯ）添加到ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ水溶液中，发现溶液中形成ＰＳＳ⁃ＤＭＳＯ相，促进ＰＥＤＯＴ结晶，进而提高电导率的水平㊂Ｘｉａ等［６］利用甲酰胺和甲醇的共溶剂对ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ进行双重处理，使ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜的电导率在一次处理后增加到９７０Ｓ／ｃｍ，两次后增加到１２８７Ｓ／ｃｍ㊂Ｋａｎｇ等［７］使用苯甲酸处理ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ，使其电导率提高到１５００Ｓ／ｃｍ以上㊂导致电导率提高的机理一般为促进ＰＥＤＯＴ和ＰＳＳ之间的相分离以及ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ链重取向㊂结合ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有离子－电子导电的特性，其可以广泛应用于柔性电极㊁超级电容器和电化学传感器等领域㊂１ ３㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的力学性能ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ在一般情况下表现为脆性，而随着相对湿度的增加，其力学性能虽发生一定改变，但仍不具有可拉伸性㊂Ｌａｎｇ等［８］通过拉伸试验在不同相对湿度下测定了ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的力学性能㊂在相对湿度增加的情况下，其杨氏模量从２ ８ＧＰａʃ０ ５ＧＰａ（２３％相对湿度）降为０ ９ＧＰａʃ０ ２ＧＰａ（５５％相对湿度）㊂研究表明，通过与弹性体结合㊁构建力学微结构或使用添加剂可以有效提高ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的可拉伸性㊂Ｌｉ等［９］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ转移到预拉伸的聚（二甲基硅氧烷）（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ，ＰＤＭＳ）薄膜上，成功制备具有褶皱结构的双层ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＰＤＭＳ电极，使该电极可实现１００％的应变，并在１００００次循环后不产生明显疲劳㊂Ｌｕｏ等［１０］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ和ＰＤＭＳ共混，并添加活性剂，获得了断裂伸长率为８２％的薄膜㊂Ｙａｎｇ等［１１］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ与天然橡胶胶乳共混，实现了４９０％的断裂伸长率㊂经过处理的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ表现出良好的导电性和拉伸性能㊂需注意，经过改性的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ在拉伸过程中仍会产生裂纹，影响电荷传递通路，使其电导率下降㊂因此，在制备过程中需对不同材料间的相互作用进行更详细的分析与改进，以制作性能更完备的柔性电子产品㊂２㊀柔性温度传感器传统的温度传感器大多是将无机温度敏感材料㊃３２３㊃第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀章浩伟，等：导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展构建在硬质基板上，加工复杂，一般不具有柔性，大大限制了其在生物医学方面的应用㊂导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ导电性高㊁机械柔韧性好，电阻率与温度还具有一定的相关性，促进了其在温度敏感层中的应用㊂Ｚｈａｎｇ等［１２］利用聚酰亚胺薄膜制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的柔性温度传感器㊂该传感器力学稳定性好，重复性高，还可以区分０ １ħ的温度变化㊂Ｙｕ等［１３］通过将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜夹在两层ＰＤＭＳ中间，设计了一种基于微裂纹的高性能ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ＰＤＭＳ传感器㊂稳定的微裂纹使传感器实现高灵敏度与线性度，其在３０ ５５ħ之间的线性度达到０ ９９８㊂３㊀柔性应变传感器柔性应变传感器将感受到的力学信号转换为电信号进行监测，大多依靠电阻㊁电容的变化，因此具有检测范围小㊁灵敏度低的不足，在生物医学领域的应用有限㊂经处理的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有高拉伸强度，可扩大应变传感器的检测上限，还可以在一定检测范围内实现高灵敏度，在监测人体运动和脉搏等生理信号中具有很大的潜力㊂３ １㊀人体运动监测ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ与弹性体或其他材料混合制备具有良好拉伸性能的复合材料使其可以用于应变敏感传感器㊂Ｈｅ等［１４］用聚氨酯纳米纤维薄膜作弹性骨架，聚己内酯纳米纤维作黏结剂，制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／碳纳米管复合材料的超可伸缩热电薄膜㊂该薄膜在室温下的最佳导电性可达到１５８１Ｓ／ｍ，断裂应变超过４００％，并且已成功设计用于检测人体运动㊂Ｘｉａ等［６］利用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜与９０％甲酰胺／甲醇制成柔性压阻传感器㊂实验结果表明该传感器的电流与手指弯曲角度呈正相关（在３０ʎ㊁４５ʎ和６０ʎ的弯曲角度下，电流分别从０ ０６ｍＡ增加到１２ｍＡ㊁２６ｍＡ和４２ｍＡ），具有定量检测的潜力㊂另外，研究人员也常通过改善传感器的制备方式来提高传感器的响应时间㊁灵敏度和耐用性等性能㊂Ｇａｏ等［１５］采用湿法纺丝法合成了ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ和聚乙烯醇（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ，ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌｐｏｌｙｍｅｒ，ＰＶＡ）的导电复合纤维，制备出快速响应和高灵敏的可穿戴传感器，用于监测身体运动和实时健康㊂Ｌｏ等［１６］利用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ聚合物共混物，通过喷墨打印制备了８４Ω／ｓｑ（１ｓｑ＝０ ０９２９ｍ２）的低片材电阻的印刷薄膜，实现了在５０％的拉伸应变下数千次循环㊂Ｗａｎｇ等［１７］通过单喷嘴技术制造了连续ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／海藻酸钠（ｓｏｄｉｕｍａｌｇｉｎａｔｅ，ＳＡ）复合纤维，ＳＡ水凝胶包裹在ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ表面，大大增加了其延展性和耐用性㊂３ ２㊀生理信号监测在医疗监护方面，除了对人体运动等大幅度信号进行监测外，说话㊁皮肤皱纹㊁脉搏等细微的生物信号也对人体健康监护具有重要意义㊂Ｈａｎ等［１８］制备了基于羧甲基纤维素－ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的高拉伸导电复合薄膜，实现了薄膜在１００％应变下变化较小的相对电阻和优异的电气特性㊂Ｓｈｉ等［１９］将甘油添加到ＰＶＡ和ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的混合物中，制备了柔性水凝胶纤维传感器㊂该传感器柔韧性好，稳定性高，可在１０％伸长率下重复１０００次拉伸和收缩；检测范围低至０ ０１％的极小应变，可有效监测脉搏㊁发声等微小压力信号㊂Ｔａｎ等［２０］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ和ＰＤＭＳ的双官能团（３－巯基丙基）和三甲氧基硅烷共价结合，增强ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ与ＰＤＭＳ的界面附着力㊂并设计导电微褶结构，制备出具有２００μｓ快速响应时间和高灵敏度的柔性压阻式传感器，用于进行脉搏信号的监测㊂４㊀柔性生物电传感器电极与皮肤表面的良好接触是测量人体电信号的前提条件，而当前研究中的柔性电极大多与人体的贴合度低㊂ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ经过改性，可同时具有优异的电学性能㊁柔性和延展性，不仅可以保持生物医学传感器的功能性，还可以与人体曲面结构的共形接触，实现信号的准确㊁稳定传输，改善使用者的体验感，提高舒适性㊂４ １㊀心电信号监测心电图（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ，ＥＣＧ）是分析和监测心律失常等心血管疾病的重要技术之一㊂商用ＥＣＧ电极在使用过程中需要用到离子导电凝胶，而该凝胶经过长时间暴露会变干，甚至对皮肤造成刺激，降低信号的信噪比㊂针对此问题，Ｌｅｅ等［２１］设计了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／水性聚氨酯／乙二醇的干电极，可长期重复使用以检测ＥＣＧ和肌电图（ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｅｌｏｇｒａｍ，ＥＭＧ）信号，并且溶于６０ħ的热水，具有优异的可降解性㊂Ｚｈｏｕ等［２２］混合ＰＶＡ㊁硼砂和ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ丝网印刷浆料，制造了高黏性的㊃４２３㊃北京生物医学工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷导电水凝胶电极㊂该电极具有优异的电气自愈能力和出色的力学性能，不会对皮肤造成伤害㊂Ｗａｎｇ等［２３］制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ复合电极的柔性纤维素基组件来监测ＥＣＧ信号㊂该电极即使在压力的状态下，也能保持较好的稳定性㊂Ｃｈｅｎ等［２４］将薄的㊁无基材的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ电子文身转移到皮肤上，首次实现能够共形贴合㊁附着力好的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ电子文身㊂结果表明，电子文身的稳定性好㊁舒适度高且ＥＣＧ测量性能优于商用银／氯化银凝胶电极㊂４ ２㊀低频生物电信号检测ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电子和离子电导性㊁柔性㊁生物相容性和商业可用性，使其成为神经电子接口的新黄金标准㊂Ｉｎáｃｉｏ等［２５］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ涂覆在纳米纤维素表面制造纳米结构，建立低电双层电阻，大大降低了热噪声和传感器的振幅检测限，成功测量了信噪比高达１４０的胶质瘤细胞群产生的信号，使低频生物电信号检测成为可能㊂此外，ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的光学透明度使单个实验中可同时进行光学和电子转换㊂Ａｌｆｏｎｓｏ等［２６］利用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜的电致变色性，报告了一种电致变色光学记录方法，通过施加的电压进行光吸收调节㊂该方法基于光学反射实现了自发神经电活动的无标签光学记录，可用于测量心肌细胞㊁培养的海马和背根神经节神经元以及脑切片中的自发动作电位㊂５㊀电化学传感器电化学传感器是一种基于物质的电化学特性，以电极（如离子选择性电极等）为转换元件，将待测量转变成电学量（电流㊁电压㊁电导率等）进行检测的传感器㊂而ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有离子－电子耦合扩散的特点，可以很好地用于电化学传感器中㊂５ １㊀血液监测肾上腺素（ｅｐｉｎｅｐｈｒｉｎｅ，ＥＰ）是人体中枢神经系统释放的重要神经递质之一㊂其含量的异常与心脏病㊁帕金森病等疾病有关；过量的ＥＰ还会激发运动员的速度与力量，是世界反兴奋剂机构（ＷｏｒｌｄＡｎｔｉ⁃ＤｏｐｉｎｇＡｇｅｎｃｙ，ＷＡＤＡ）的禁止药物之一㊂因此能够方便快捷地得到血液中ＥＰ水平具有十分重要的现实意义㊂Ｈｕ等［２７］通过涂覆和电聚合的方法制备了基于还原石墨烯／ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ复合材料的ＥＰ电化学传感器㊂该传感器具有高灵敏度，可在０ １０ １６ ５０μｍｏｌ／Ｌ浓度范围内记录ＥＰ的线性响应，为人类血清中ＥＰ的灵敏测量提供了希望㊂５ ２㊀汗液监测人体汗液中含有多种微量元素，能够及时反映身体状况㊂目前，研究者们致力于研制能够无创㊁实时的电化学传感器㊂Ｘｕ等［２８］制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ水凝胶的微流控电化学传感器，实现汗液中尿酸（ｕｒｉｃａｃｉｄ，ＵＡ）的实时获取和灵敏检测㊂该传感器具有０ ８７５μＡ／（μｍｏｌ㊃Ｌ－１㊃ｃｍ２）的灵敏度，且证实了与标准酶联免疫吸附测定法（ｅｎｚｙｍｅ⁃ｌｉｎｋｅｄｉｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎｔａｓｓａｙ，ＥＬＩＳＡ）测量的结果高度相关㊂Ｐｏｓｓａｎｚｉｎｉ等［２９］制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ㊁银／氯化银纳米颗粒和溴麝香草酚蓝的双端传感器，可同时用于汗液中Ｃｌ－浓度和ｐＨ的监测，且不会影响灵敏度㊂Ｌｉ等［３０］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ水凝胶组装在纸纤维上，提出水凝胶－纸贴片传感系统，实现了电信号（心率和ＥＣＧ）检测与电化学传感的集成，并制定纸基微流控通道，确保汗液在电极表面的有效传输及葡萄糖的稳定监测㊂６㊀总结与展望在保持材料的电学和生物特性的同时，提高材料的可延展性㊁柔性㊁稳定性和耐疲劳性是优化可穿戴设备的一个有效途径㊂ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有一定化学稳定性㊁生物相容性，电学和力学性能的改性方法多样且易于操作，为柔性生物医学传感器的发展提供了更多可能性㊂但还面临以下问题：（１）柔性电子器件的发展越来越注重集成性和多功能化㊂虽然ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ可满足多功能性的需求，但在应用过程中各种性能的相互影响无法避免㊂如何应对集成过程中的信号干扰问题将是柔性可拉伸器件的一大挑战㊂（２）如何在不影响或提高生物相容性的同时，改善ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的性能是研究重点之一㊂（３）柔性电极的耐用性也是评估可穿戴设备的一项指标㊂在使用过程中，复合材料电阻率的变化㊁结构的形变㊁是否产生的裂纹以及能否利用裂纹提高电极性能也是研究者们需要进一步讨论的问题㊂参考文献［１］㊀ＳｈｉｒａｋａｗａＨ，ＬｏｕｉｓＥＪ，ＭａｃｄｉａｒｍｉｄＡＧ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｈａｌｏｇｅｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｏｆｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ，（ＣＨ）ｘ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，㊃５２３㊃第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀章浩伟，等：导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，１９７７（１６）：５７８－５８０．［２］㊀ＴｓｅｇｈａｉＧＢ，ＭｅｎｇｉｓｔｉｅＤＡ，ＭａｌｅｎｇｉｅｒＢ，ｅｔａｌ．ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ｂａｓｅｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｔｅｘｔｉｌｅｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ，２０２０，２０（７）：１８８１．［３］㊀ＳｈｉＨ，ＬｉｕＣＣ，ＪｉａｎｇＱＬ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｉｖｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１５，１（４）：１５０００１７．［４］㊀ＪｅｏｎｇＷ，ＧｗｏｎＧ，ＨａＪＨ，ｅｔａｌ．ＥｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳｆｉｌｍｓｆｏｒｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｖｉａｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．ＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２１，１７１（１）：１１２７１７．［５］㊀ＤｏｎｇＪＪ，ＰｏｒｔａｌｅＧ．ＲｏｌｅｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｌｖｅｎｔｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２０，７（１８）：２０００６４１．［６］㊀ＸｉａＹＪ，ＣｕｉＹ，ＨｕａｎｇＰＪ，ｅｔａｌ．ＨｉｇｈｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｓｏｌｖｅｎｔｏｆｆｏｒｍａｍｉｄｅａｎｄｍｅｔｈａｎｏｌｆｏｒｆｌｅｘｉｂｌｅｐｉｅｚｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅｓｅｎｓｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２０２２，１２０：２０３３０２．［７］㊀ＫａｎｇＨＳ，ＫｉｍＤＨ，ＫｉｍＴＷ．Ｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔ⁃ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｂａｓｅｄｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０２１，１１：３８８５．［８］㊀ＬａｎｇＵ，ＮａｕｊｏｋｓＮ，ＤｕａｌＪ．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳｔｈｉｎｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ，２００９，１５９（５－６）：４７３－４７９．［９］㊀ＬｉＧ，ＱｉｕＺＧ，ＷａｎｇＹ，ｅｔａｌ．ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／Ｇｒａｆｔｅｄ⁃ＰＤＭＳｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒｆｕｌｌｙｏｒｇａｎｉｃａｎｄｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅｓｋｉｎ⁃ｌｉｋｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０１９，１１（１０）：１０３７３－１０３７９．［１０］㊀ＬｕｏＲＢ，ＬｉＨＢ，ＤｕＢ，ｅｔａｌ．Ａｓｉｍｐｌｅｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｈｉｇｈｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ，ｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｆｉｌｍｓｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ＰＤＭＳｂｌｅｎｄｓ［Ｊ］．ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２０，７６：１０５４５１．［１１］㊀ＹａｎｇＹ，ＺｈａｏＧＪ，ＣｈｅｎｇＸ，ｅｔａｌ．ＳｔｒｅｔｃｈａｂｌｅａｎｄｈｅａｌａｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ｎａｔｕｒａｌｒｕｂｂｅｒｆｏｒｓｅｌｆ⁃ｐｏｗｅｒｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｉｎｇ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２１，１３（１２）：１４５９９－１４６１１．［１２］㊀ＺｈａｎｇＹＬ，ＣｕｉＹ．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｗｅａｒａｂｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，２０１９，６６（７）：３１２９－３１３３．［１３］㊀ＹｕＹＹ，ＰｅｎｇＳＨ，ＢｌａｎｌｏｅｕｉｌＰ，ｅｔａｌ．ＷｅａｒａｂｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｂｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ＰＤＭＳｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２０，１２（３２）：３６５７８－３６５８８．［１４］㊀ＨｅＸＹ，ＳｈｉＪ，ＨａｏＹＮ，ｅｔａｌ．ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＣＮＴｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂａｓｅｄｕｌｔｒａ⁃ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｓｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２１，２７：１００８２２．［１５］㊀ＧａｏＱ，ＷａｎｇＭＸ，ＫａｎｇＸＹ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗｅｔ⁃ｓｐｉｎｎｉｎｇｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｗａｔｅｒ⁃ｓｔａｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＰＶＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｂｅｒｓｆｏｒｗｅａｒａｂｌｅｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２０，１７：１３４－１４０．［１６］㊀ＬｏＬＷ，ＺｈａｏＪＹ，ＷａｎＨＣ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｋｊｅｔ⁃ｐｒｉｎｔｅｄＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ｂａｓｅｄｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｏｒｆｏｒｗｅａｒａｂｌｅｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２１，１３（１８）：２１６９３－２１７０２．［１７］㊀ＷａｎｇＭＸ，ＧａｏＱ，ＧａｏＪＦ，ｅｔａｌ．Ｃｏｒｅ⁃ｓｈｅｌｌＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＳＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｂｅｒｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｖｉａａｓｉｎｇｌｅ⁃ｎｏｚｚｌｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｅｎａｂｌｅｗｅａｒａｂｌｅｓｅｎｓｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣ，２０２０，８：４５６４－４５７１．［１８］㊀ＨａｎＪＷ，ＰａｒｋＪ，ＫｉｍＪＨ，ｅｔａｌ．Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅ／ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓｆｏｒｏｎ⁃ｓｋｉｎｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０２２，１５（１４）：５００９．［１９］㊀ＳｈｉＷＨ，ＷａｎｇＺＷ，ＳｏｎｇＨ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈ⁃ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｅｎｓｏｒｓｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ＠ＰＶＡｈｙｄｒｏｇｅｌｆｉｂｅｒｓｆｏｒｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２２，１４（３０）：３５１１４－３５１２５．［２０］㊀ＴａｎＺＴ，ＬｉＨＷ，ＨｕａｎｇＹＮ，ｅｔａｌ．Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ⁃ｅｆｆｅｃｔａｓｓｉｓｔｅｄｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｌａｒｇｅ⁃ａｒｅａＰＥＤＯＴʒＰＳＳｔｏＰＤＭＳｓｕｂｓｔｒａｔｅｗｉｔｈｒｏｂｕｓｔａｄｈｅｓｉｏｎｆｏｒｓｔａｂｌｅｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＡ：ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，２０２１，１４３：１０６２９９．［２１］㊀ＬｅｅＤＨ，ＬｅｅＥＫ，ＫｉｍＣＨ，ｅｔａｌ．Ｂｌｅｎｄｅｄｐｏｌｙｍｅｒｄｒｙｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒｒｅｌｉａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｍｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｃｏ⁃ｆｒｉｅｎｄｌｙｄｉｓｐｏｓａｌｌｅｄｂｙｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙｉｎｈｏｔｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２０２２；１４（１３）：２５８６．［２２］㊀ＺｈｏｕＸ，ＲａｊｅｅｖＡ，ＳｕｂｒａｍａｎｉａｎＡ，ｅｔａｌ．Ｓｅｌｆ⁃ｈｅａｌｉｎｇ，ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ，ａｎｄｈｉｇｈｌｙａｄｈｅｓｉｖｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｆｏｒｅｐｉｄｅｒｍａｌｐａｔｃｈｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＢｉｏｍａｔｅｒｉａｌｉａ，２０２２，１３９：２９６－３０６．［２３］㊀ＷａｎｇＹＰ，ＺｈｏｎｇＸ，ＷａｎｇＷ，ｅｔａｌ．Ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅ／ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ／ＰＥＤＯＴʒＰＳＳｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒＥＣＧｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，２０２１，２８：４９１３－４９２６．［２４］㊀ＣｈｅｎＹＦ，ＺｈｏｕＧＰ，ＹｕａｎＸＭ，ｅｔａｌ．Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ⁃ｆｒｅｅ，ｕｌｔｒａ⁃ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅＰＥＤＯＴʒＰＳＳＥ⁃ｔａｔｔｏｏａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｅｎｅｒｇｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｎｓｋｉｎ［Ｊ］．ＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２２，２０６：１１４１１８．［２５］㊀ＩｎáｃｉｏＰＭＣ，ＭｅｄｅｉｒｏｓＭＣＲ，ＣａｒｖａｌｈｏＴ，ｅｔａｌ．Ｕｌｔｒａ⁃ｌｏｗｎｏｉｓｅＰＥＤＯＴʒＰＳＳｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｏｎｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ：Ａｓｅｎｓｏｒｔｏａｃｃｅｓｓｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｉｇｎａｌｓｉｎｎｏｎ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｇｅｎｉｃｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２０，８５：１０５８８２．［２６］㊀ＡｌｆｏｎｓｏＦＳ，ＺｈｏｕＹＣ，ＬｉｕＥ，ｅｔａｌ．Ｌａｂｅｌ⁃ｆｒｅｅｏｐｔｉｃａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃｔｈｉｎｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＰＮＡＳ，２０２０，１１７（２９）：１７２６０－１７２６８．［２７］㊀ＨｕＹＬ，ＹａｎｇＨ，ＬｉＷ，ｅｔａｌ．Ｓｃｒｅｅｎ⁃ｐｒｉｎｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｒｅｄｕｃｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｄｏｐｅｄｐｏｌｙ（Ｌ⁃ｄｏｐａ）／ＰＥＤＯＴʒＰＳＳｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｅｐｉｎｅｐｈｒｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０２１，１６：２１１２２４．［２８］㊀ＸｕＺＹ，ＳｏｎｇＪＹ，ＬｉｕＢＲ，ｅｔａｌ．ＡｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒＰＥＤＯＴʒＰＳＳｈｙｄｒｏｇｅｌｂａｓｅｄｗｅａｒａｂｌｅｓｅｎｓｏｒｆｏｒａｃｃｕｒａｔｅｕｒｉｃａｃｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｈｕｍａｎｓｗｅａｔ［Ｊ］．ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＢ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ，２０２１，３４８：１３０６７４．［２９］㊀ＰｏｓｓａｎｚｉｎｉＬ，ＤｅｃａｔａｌｄｏＦ，ＭａｒｉａｎｉＦ，ｅｔａｌ．ＴｅｘｔｉｌｅｓｅｎｓｏｒｓｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｖｅａｎｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃｈｌｏｒｉｄｅｉｏｎａｎｄｐＨｉｎｓｗｅａｔ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０２０，１０：１７１８０．［３０］㊀ＬｉＴＹ，ＬｉａｎｇＢ，ＹｅＺＣ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｈｙｄｒｏｇｅｌ⁃ｐａｐｅｒｐａｔｃｈｆｏｒｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｓｅｎｓｉｎｇｏｆｃｈｅｍｉｃａ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｉｇｎａｌ［Ｊ］．ＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２２，１９８（１５）：１１３８５５．（２０２２－１１－１６收稿，２０２３－０２－１４修回）㊃６２３㊃北京生物医学工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷。
导热系数低的纳米薄膜材料
导热系数低的纳米薄膜材料
有很多纳米薄膜材料具有较低的导热系数，以下是一些常见的例子：
1. 氧化铝纳米薄膜：氧化铝纳米薄膜具有良好的绝缘性能和较低的导热系数，常用于热障涂层和热电材料中。
2. 石墨烯薄膜：石墨烯是一种非常薄的二维材料，具有出色的导电和导热性能，但其导热系数较低，适用于热管理和导热界面材料。
3. 碳纳米管薄膜：碳纳米管是由碳原子构成的纳米级管状结构，具有优异的导电和导热性能，但其导热系数相对较低。
4. 氮化硼薄膜：氮化硼是一种具有高熔点和良好热导率的材料，其纳米薄膜形式具有较低的导热系数。
5. 硅氧烷薄膜：硅氧烷薄膜是一种有机硅聚合物材料，具有优异的绝缘性和低导热系数，常用于热障涂层和保温材料中。
这些纳米薄膜材料具有较低的导热系数，可用于各种应用领域，如热管理、热障涂层、导热界面材料等。
TCO透明导电薄膜简介
TCO透明导电薄膜简介前言透明导电氧化物transparentconductiveoxide简称TCO薄膜主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性广泛地应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域。
透明导电薄膜以掺锡氧化铟tindopedindiumoxide简称ITO为代表研究与应用较为广泛、成熟在美日等国已产业化生产。
近年来ZnO薄膜的研究也不断深入掺铝的ZnO薄膜简称AZO被认为是最有发展潜力的材料之一。
同时人们还开发了Zn2SnO4、In4Sn3O12、MgIn2O4、CdIn2O4等多元透明氧化物薄膜材料。
TCO薄膜的制备工艺以磁控溅射法最为成熟为进一步改善薄膜性质各种高新技术不断被引入制备工艺日趋多样化。
本文综述以ITO和AZO为代表的TCO薄膜的研究进展及应用前景。
一、TCO薄膜的发展TCO薄膜最早出现于20世纪初1907年Badeker首次制成了CdO透明导电薄膜引起了人们的较大兴趣。
但是直到第二次世界大战由于军事上的需要TCO薄膜才得到广泛的重视和应用。
1950年前后出现了SnO2基和In2O3基薄膜。
ZnO基薄膜兴起于20世纪80年代。
相当长一段时间这几种材料在TCO薄膜中占据了统治地位。
直到上世纪90年代中期才有新的TCO薄膜出现开发出了多元TCO薄膜、聚合物基体TCO薄膜、高迁移率TCO 薄膜以及P型TCO薄膜。
而SnO2基和In2O3基材料也通过掺加新的元素而被制成了高质量TCO薄膜。
最近据媒体报导美国俄勒冈大学研究人员对TCO材料的研究取得重大突破他们研制出一种便宜、可靠且对环境无害的透明导电薄膜材料。
该材料可用于制作透明晶体管用来制造非常便宜的一次性电子产品、大型平面显示器和可折叠又方便携带的电器。
科学家称这项研究成果将引导新产业和消费领域的发展。
这种薄膜材料的成分是无定型重金属阳离子氧化物与导电物质碳相比具有很多优点相对于有机聚合体导电物质来说亦具有较高的灵活性和化学稳定性容易制造也更加坚硬。
ito导电pi薄膜
ito导电pi薄膜
ITO导电PI薄膜是一种具有导电性能的聚合物薄膜材料。
它是在聚酰亚胺（PI）薄膜表面涂覆了一层氧化铟锡（ITO）薄膜，将PI的高温稳定性和ITO的导电性能相结合。
ITO导电PI薄膜具有优异的导电性能和透明性能，电导率高，可达到10^4～10^6 S/cm，并且具有较低的表面电阻和体积电阻。
此外，ITO导电PI薄膜还具有良好的耐高温性能、耐化学腐蚀性能和机械强度等优点。
ITO导电PI薄膜在电子、光电和光学领域有着广泛的应用。
它可以作为透明电极、太阳能电池、触摸屏、显示器、光电器件等的薄膜材料，也可以用于制造柔性电子器件和可穿戴设备等。
总之，ITO导电PI薄膜是一种具有优异性能和应用前景的薄膜材料。
固态电解质膜的定义
固态电解质膜的定义
固态电解质膜是一种新型的电解质材料，它是一种固态的、具有离子导电性的薄膜材料。
与传统的液态电解质相比，固态电解质膜具有更高的稳定性、更好的安全性和更长的使用寿命，因此在电化学领域中具有广泛的应用前景。
固态电解质膜的主要成分是聚合物，它们可以通过化学合成或物理混合的方式制备而成。
这些聚合物具有良好的离子导电性能，可以将正负离子分离并传递，从而实现电解质的功能。
此外，固态电解质膜还可以添加一些助剂，如纳米颗粒、离子液体等，以提高其导电性能和稳定性。
固态电解质膜的应用范围非常广泛，主要包括电池、超级电容器、燃料电池、电解水制氢等领域。
其中，固态电池是固态电解质膜应用最为广泛的领域之一。
固态电池具有高能量密度、长寿命、低自放电率等优点，可以用于电动汽车、智能手机、笔记本电脑等电子产品中。
固态电解质膜还可以用于超级电容器的制备。
超级电容器是一种新型的电能存储设备，具有高功率密度、长寿命、快速充放电等优点，可以用于电动汽车、电动工具、电子设备等领域。
固态电解质膜的应用可以提高超级电容器的能量密度和稳定性，从而进一步推动其在各个领域的应用。
固态电解质膜是一种具有广泛应用前景的新型电解质材料。
随着科技的不断发展，固态电解质膜的性能和应用领域将会不断拓展，为人类的生活和工作带来更多的便利和创新。
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研究背景/Background
导电高分子的掺杂： 1）导电高分子的掺杂是指经过化学、电化学、物理和 光学的过程，使高分子链变成导电结构，即产生导电载 流子，并适当掺杂。 2）按与单体单元的摩尔比计算，掺杂剂的用量一般在百 分之几到百分之几十。 3）掺杂之后，掺杂剂残基嵌入高分子的分子链之间，起 到离子作用，但他们本身不参加导电。 4）掺杂后的高分子可以呈半导体性，也可以呈金属性， 取决于掺杂的程度。
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
导电高分子材料的用途： 导电高分子材料有多方面的用途，最主要的有： 1）可以进行氧化还原掺杂和去掺杂，并且可以通过电极 反应来实现，因此可以用来作充电电池的电极材料。 2）高分子在一定掺杂程度上呈现半导体性质，因而可以 制成二极或三极管。1986年日本用聚噻吩制成了场效应 管，其效率很高。 3）用于电致变色和显示。如聚吡咯等显示元件的开关时 间约为20s，开关寿命达到107次，接近液晶水平，可 以用全固体显示器，可能会实现显示技术的一大突破。
导电聚合物薄膜材料的力学性能的常 见研究方法
The mechanical behaviors of conductingaditional method
导电聚合物薄膜材料
研究内容及方法/Contents and method
研究背景/Background 直接测量法/direct-measuring method 电子散斑干涉微测原理/ESPI 导电聚合物薄膜材料电化学制备工艺/the
electrochemical working technology of the sampler 薄膜技术与讨论/The thin films technology and discussions 结论/Conclusions
高分子导电机理：有离子传导理论，电子传导理论和 新近提出的孤子理论。
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
离子性导电高分子材料是含有某离子的固体（如聚 氧乙烯），他们能溶解某种无机盐，而且溶入的盐呈离 子状态。离子在电场作用下移动，产生电流。
高分子中物质的移动速度因高分子本身运动性能的 增加而增大因此，温度越高，这类高分子的导电率就越 大。而且，这类材料中一些离子浓度随湿度的增加而增 大，导电率也随湿度的增加而增大，所以这类材料可以 作湿敏传感器。
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
导电聚合物薄膜材料物理化学以及力学特点： （1）导电性从绝缘到接近金属材料整个范围内
可以控制； （2）化学性能稳定，不易挥化； （3）具有金属铝的强度，韧性较好，形状固定，
易剪裁； （4）可以制备成纳米管状的薄膜。
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
导电高分子材料的用途： 4）用于传感器和检测器。如聚呋喃湿度传感器，聚噻吩 电子射线测量计，聚吡咯NO,NO2,CO气体传感器等都 已问世。此外，导电高分子在电磁屏蔽和抗静电方面也 有实际的应用，尤其是隐形飞机的出现，也激发了导电 高分子作为微波或电磁波吸收材料的研究。
研究重点主要集中在材料与器件的功能以及制备
中出现的物理、化学特性，电化学反应控制、聚合链
上多种相互作用的分子形成过程，分子聚合特性、材
料微组织结构以及这些材料的物理、化学特性以及力
学性能参数的检测。
但用电子散斑干涉技术精确测试材料的力学性能
以及进行断裂分析的研究国内外尚未见报道。
导电聚合物薄膜材料
导电聚噻吩薄膜材料的制备工艺/ Working technology of CPTF
导电聚合物薄膜材料应用领域： （1）根据其导电特性多用于各种半导体装置 （如二极管、p-n结、信息储存、塑料传感器） （2）热、光、磁、电等敏感元件 （3）根据其特点：可以作为抗静电、防腐、隐 形涂层等 （4）根据其他特点：可以用作显像管、微波扫 描等。
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
导电高分子材料的制备： 要想获得具有导电性的高分子材料，有以下两种方法：
1）使高分子本身具有导电性，这就是合成共轭体系的高 分子并适当掺杂。 2）把导电性的填充剂分散到高分子中，制成复合材料。
这类材料可以做到强度比金属高，更耐腐蚀，而且生 产过程耗能低，成型加工工艺良好，成本较低，所以发展 很快。特别是根据需要，通过分子设计进行试制和生产。
研究现状：
目前对导电高分子的研究，国外有文章评价为：已 经进入从青铜时代向高分子时代转型的新时期。(is in
transition from the bronze age to the era of
polymers[G.Inzelt, et al.Electrochimica Acta 45 (2000) 2403-2421)]。
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
相 对 重 要 性
聚苯乙烯
金属
高分子材料
导电聚合物 高温聚合物
高模量聚合物 聚脂
复合材料
环氧树脂
陶瓷
40 60 80
90 2000 2010 2020
年代
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
导电高分子材料具有以下特点：
1)是多学科交叉、知识密集、技术密集、资金密 集的一类新产业
2)它的设计、制备、质量控制及性能测试等方面， 综合利用了现代先进技术。
3)它的生产规模小，但品种多，更新换代快，价 格昂贵，技术保密性强属于难度较大的产业。
导电聚合物薄膜材料
研究背景/Background
高分子材料通常被认为是一类导电性能差的绝缘材料。 20世纪70年以来，出现了具有导电性能的一些有机材料， 聚乙炔则是公认的第一个有机导电高分子。这一贡献主要 由日本科学家-白川英树和美国A.G. Macdiarmd 。他们 将聚乙炔的导电率从10-9 S/m提高到103 S/m。从半导 体变成了金属型导体（1971年）。