采用通用三维四探针工具研究纤维素-PEDOT:PSS复合材料的各向异性导电性

摘要： 导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)因其优异的电子和离子导电性被广泛应用于有机电子和印刷电子领域。PEDOT:PSS薄膜表现出源于薄膜沉积过程与化学结构相互作用的各向异性导电性。先前研究发现，经高沸点溶剂处理的PEDOT:PSS呈现3至4个数量级的各向异性。尽管面内和面外导电性对器件性能都很重要，但由于实验流程复杂，面外导电性研究甚少?；谄涔逃邢宋峁购统赡す痰南嗷プ饔茫宋鼗秸呕虮∧ひ部赡艹氏指飨蛞煨孕形?。我们先前开发了基于PEDOT:PSS和纤维素的导电纸，可用作储能器件电极。本工作开发了一种新型测量装置来研究此类复合材料中电荷传输的各向异性：构建了安装弹簧加载探针的双平行板工具，可同时探测横向/纵向方向并获得面内/面外方向的电阻值。随后将测量数据输入基于Montgomery变换法建立的模型进行分析，从而解耦并推导出面内和面外导电率。我们还研究了导电率各向异性如何依赖于导电聚合物自组装所依附的纤维素模板微观结构。结果表明面内与面外导电率差异较小，这归因于该复合材料的独特三维结构。这一新认知有助于更好地理解该材料在电子与电化学器件中的应用潜力与局限。