Investigating the Stretchability of Doped Poly(3-hexylthiophene)-block-poly (Butyl Acrylate) Conjugated Block Copolymer Thermoelectric Thin Films
可拉伸式摻雜共軛嵌段高分子熱電元件
Qing-Bao Zheng, Yan-Cheng Lin*, Yen-Ting Lin, Yun Chang, Wei-Ni Wu, Jhih-Min Lin, Shih-Huang Tung, Wen-Chang Chen, Cheng-Liang Liu*
2023/12/31
本實驗旨在探討利用共軛嵌段高分子半導體材料來製成可拉伸式有機熱電元件，並透過摻雜2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F4TCNQ)小分子方式來調控有機高分子半導體的載子濃度以提高導電度。此研究選用之嵌段高分子由兩種高分子poly(3-hexylthiophene (P3HT)及 poly(butyl acrylate (PBA)鏈段所組成，以相同分子量之P3HT鏈段及兩種不同分子量之PBA鏈段製備成嵌段高分子作為研究對象，分別為P3HT-b-PBA3k (Mn = 6,000 Da)以及P3HT-b-PBA6k (Mn = 6,000 Da)，藉由共軛嵌段高分子不僅保留P3HT的半導體性質，且PBA提供的柔軟性從而提升整體材料的拉伸特性，並使用純P3HT系統 (Mn = 10,000 Da) 作為對照組。藉由最適化氣相摻雜時間，P3HT-b-PBA3k和P3HT-b-PBA6k分別在摻雜時間2分鐘及3分鐘達到最佳的功率因子(power factor)為2.13和1.42 μW m-1 K-2。接著以此條件製備於軟基板poly(dimethylsiloxane) (PDMS)上，進行不同應力下的熱電性質測試。隨著拉伸應力的增加，導電度隨之下降，而P3HT-b-PBA3k因本身具有較少比例的軟鏈段PBA，拉伸後導電度下降較明顯，然而其在尚未拉伸前具有相對較高的功率因子，因此電性表現上仍優於P3HT-b-PBA6k，這表明導電鏈段及軟鏈段之間的比例是非常重要。總之本研究展示了可拉伸式有機熱電薄膜元件，並證明共軛嵌段高分子的選擇及優化可改善熱電薄膜的特性，對未來軟性熱電元件應用具有重要價值。
研究動態
