《共軛有機半導體材料的結構調控及其結構-性能關係研究》是依託北京化工大學，由閆壽科擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：共軛有機半導體材料的結構調控及其結構-性能關係研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：閆壽科
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨共軛有機半導體材料與器件研究的飛速發展，對材料的性能要求也就越來越高。考慮到除分子結構外，控制有機共軛材料的分子在凝聚態時的堆積、排列方式是提高其性能的重要手段，本項目以並五苯、聚四噻吩、聚六噻吩以及聚苯乙炔等有機共軛分子為研究對象，通過分子附生結晶和擬態附生結晶實現其具有不同結構特徵取向和空間排列，利用電子顯微鏡、原子力顯微鏡和紅外光譜等跟蹤其在不同聚合物取向基質上的誘導結晶行為，明確不同有機共軛分子在不同取向基質上的分子附生或擬態附生結晶結構，在此基礎上，研究不同堆積體系的電荷轉移及導電性，建立有機共軛分子的結構和性能內在聯繫，為開發高性能共軛有機半導體材料提供新途徑。
結題摘要
本項目以有機共軛分子為研究對象，圍繞其在聚乙烯取向基質上的誘導結晶行為開展了研究工作。首先對溶液結晶獲得的P3HT樹枝晶及納米線晶體結構進行了研究，結果表明，P3HT的樹枝晶表面很平，與聚合物的平躺單晶極其相似，衍射結果卻表明P3HT的樹枝晶和納米線均由側立片晶組成，分子鏈在膜平面內取向。在摩擦製備的P3HT取向膜由平行排列的P3HT片晶組成，片晶的b-軸垂直於膜平面取向，c-軸平行於摩擦方向。表面結構觀察發現其表面結構與內部結構不同，通過退火或溶劑處理實現了摩擦取向P3HT表面結構重組，獲得了高度取向的片晶結構。在取向基質誘導的取向結晶方面，首先證明了真空蒸塗碳膜與PE薄膜間產生了化學鍵連線，從而固定了表面層的取向PE分子鏈段，實現了PE取向重結晶，這為高熔點光電聚合物材料在PE上的取向結晶提供了可能。同時，證明附生聚合物熔體通過與基質分子的相互作用產生了取向排列，致使結晶時產生特殊取向，為系統開展光電材料在聚合物基質上取向生長奠定了重要基礎。在上述基礎上，重點研究P3HT和硒雜苝在PE取向基質上的附生結晶行為，實現了P3HT甩膜過程在PE取向基質上的附生結晶。證明了P3HT與PE的分子鏈平行取向，從而形成平行排列的P3HT側立片晶結構。對硒雜苝在PE上的附生結晶研究表明，硒雜苝在PE上的附生結晶形成規整的取向結構。衍射結果表明硒雜苝的c-軸方向與PE的b-軸方向平行，且硒雜苝晶體尺寸與在PE基質上的沉積溫度有關。研究了P3HT與有機小分子混合物在PE基質上結晶行為，發現通過與有機小分子混合，能夠使P3HT產生異乎尋常的線條狀結構，並解釋了此類結構形成原因。另外，通過將光電功能基團鍵接到規整梯形高分子鏈上製備了幾種具有優異熱穩定性的光電功能材料，並跟蹤研究其結構與性能間關係。 項目執行期間，在《Macromolecules》，《J. Phys. Chem.》和《Polym. Chem.》等重要聚合物學術期刊上發表標註基金資助的學術論文15篇，部分內容為《Macromolecules》和《Macromol. Chem. Phys.》分別撰寫Perspective和Trend articles各1篇，英文書稿1章。參加國內外學術會議並作邀請報告10餘次。出站博士後2人，在站博士後1人；畢業博士研究生2人，在讀博士研究生5人；畢業碩士研究生2人，在讀碩士研究生12人。
