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给体/受体双揽型共轭聚合物的“协同结晶”

2019-12-21耿延候

物理化学学报 2019年12期

耿延候

天津大学材料科学与工程学院,天津 300072

(a)双揽共轭聚合物P1和P2的化学结构式及其退火过程中相分离示意图;(b1,b2) P1、P2、对应的给体与受体的吸收光谱;(b3,b4) P1和P2的DSC图;(c) P1和P2退火过程中的形貌变化;(d,e) P1和P2退火过程中的结晶行为变化。

高分子科学中传统聚合物(聚乙烯、聚苯乙烯等)的结晶行为研究历经数十年的积累,聚合物的链拓扑结构及规整性、结晶热力学、相态、结晶成核动力学、晶体生长动力学等物理过程已经形成系统的知识体系。无规共聚物、嵌段共聚物等特殊体系的组装形貌、受限结晶过程也有明确的描述。Flory-Huggins理论可以定量推导聚合物溶液的混合熵、混合热、混合自由能等热力学性质,同时多相体系的相分离过程也有定性定量的模型和表征方法。共轭聚合物(聚噻吩、聚吡咯、D/A共聚物等)是有机光电器件的活性材料,其主链刚性大,链之间的π-π相互作用强,通常易形成片层堆积,结晶行为被广泛研究,已经形成较为完善的认识。尤其是给、受体共混相分离行为在有机太阳能电池领域获得了系统深入的研究。然而,目前双揽共轭聚合物的结晶行为尚缺乏细致研究。

给体/受体双揽型共轭聚合物是指主链为给体聚合物,侧链为受体片段,给、受体之间通过共价键连接的一类共轭聚合物。这类聚合物由于共价键的绑定,在薄膜中不易形成给、受体各自的聚集,所以给、受体各自活动受限,形貌稳定性好1;此外给、受体之间拥有均匀的分子尺寸排布,接触界面最大化,有利于激子快速扩散至界面;……

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