Conductive Electroactive Polymers pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Wallace, Gordon G./ Spinks, Geoffrey M./ Kane-Maguire, Leon A. P./ Teasdale, Peter R.

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:

价格:1422.00元

装帧:

isbn号码:9781420067095

丛书系列:

图书标签:

Electroactive Polymers
Conductive Polymers
Polymer Chemistry
Materials Science
Organic Electronics
Electrochemistry
Polymer Physics
Sensors
Energy Storage
Coatings

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具体描述

《导电高分子材料的界面调控与器件应用》书籍简介本书深入探讨了导电高分子材料在界面工程学视角下的行为机制、性能调控策略以及在各类先进电子器件中的应用。全书内容聚焦于导电聚合物（如PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺及其衍生物）与不同基底材料、电解质环境、以及其他功能组分之间复杂的相互作用，旨在系统阐述如何通过精确控制这些界面的物理化学特性，以实现对材料宏观电学、光学、电化学性能的优化与定制。本书结构严谨，从基础理论出发，逐步深入到前沿研究与工程实践，特别强调界面在器件性能（如电荷注入/提取效率、稳定性、响应速度）中的决定性作用。第一部分：导电高分子界面基础与表征技术本部分奠定了理解导电高分子材料界面科学的基础。首先，详细回顾了主流导电聚合物的化学结构、合成方法（化学氧化聚合、电化学聚合）及其固有电荷传输机制，如极化子和双极化子模型。 1. 界面能学与润湿性控制：深入分析了导电聚合物薄膜在不同基底（如硅、氧化物、柔性聚合物）上的成膜过程，包括液相沉积、旋涂、喷墨打印等技术对界面粗糙度、应力分布的影响。重点讨论了表面能匹配理论如何指导界面粘附力的优化，并介绍了一系列用于修饰界面极性的表面等离子体处理、化学接枝技术。 2. 界面电荷传输机理：阐述了在有机半导体异质结中，电荷注入势垒（Schottky势垒）的形成与调控。详细分析了界面缺陷态密度对载流子捕获和复合的影响。引入了能级对齐理论（如Mott-Schottky分析、UPS/XPS表征）来量化界面电荷转移的能带结构。 3. 先进表征工具：集中介绍了用于界面分析的关键技术。包括高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）对界面形貌和晶格匹配的观察；原子力显微镜（AFM）在纳米尺度形貌和力学性能评估中的应用；以及利用表面等离子体共振（SPR）和椭偏仪对界面折射率和厚度变化的实时监测。此外，还详细介绍了利用电化学阻抗谱（EIS）和时间分辨光电导（TRPC）技术来分离和量化界面电阻和体电阻的方法。第二部分：界面调控策略与性能优化本部分是全书的核心，聚焦于如何通过对界面进行“精细化手术”来提升导电聚合物的整体性能。 1. 掺杂与去掺杂的界面效应：探讨了酸性掺杂剂（如PSS）或氧化剂对聚合物链构象和电荷分布的动态影响。重点分析了在界面处，掺杂剂的迁移率和残留对长期稳定性的制约。引入了“界面受体/供体”的概念，用以描述特定电解质环境下的电荷交换过程。 2. 界面修饰层技术：系统地介绍了用于构建缓冲层的各类分子。包括使用自组装单分子层（SAMs）来精确调控功函数；利用二维材料（如石墨烯、二硫化钼）作为高效的电荷提取层；以及设计具有特定官能团的聚合物嵌段共聚物，使其在界面处形成定向排列的“分子刷”结构，从而引导电荷的单向传输。 3. 离子-电子耦合界面：针对导电聚合物在电化学器件中的应用，深入分析了离子（如锂离子、质子）在聚合物电解质/电极界面处的扩散动力学。阐述了电化学溶胀现象如何影响界面阻抗，并提出了通过引入交联点或刚性结构来稳定离子通道的策略。 4. 复合材料界面相分离：讨论了当导电聚合物与无机纳米粒子（如量子点、金属氧化物）复合时，界面张力导致的关键相分离现象。提出了利用表面活性剂或偶联剂来促进纳米粒子均匀分散，同时确保粒子与聚合物基体之间形成有效的电子接触的途径。第三部分：界面导向的先进器件应用本部分将前述的界面科学知识应用于具体的高性能电子、光电子及生物电子器件设计中。 1. 有机光伏（OPV）与钙钛矿太阳能电池（PSC）：在有机太阳能电池中，界面是决定激子分离和电荷收集效率的关键。本书详细分析了界面陷阱态如何导致开路电压（Voc）的损失，并展示了如何通过引入界面修饰剂来优化给体/受体界面的能级匹配和形貌。在钙钛矿电池中，重点讨论了界面钝化技术，包括使用有机胺或聚合物层来减少表面缺陷对光电流密度的负面影响，并提升器件的长期水汽稳定性。 2. 有机发光二极管（OLED）：探讨了空穴注入层（HIL）和电子注入层（EIL）的功函数与器件启动电压的关系。详细介绍了如何利用界面偶极层来降低电极功函数与发光层HOMO能级之间的势垒，从而实现高效、低能耗的发光。讨论了界面电荷积累对发光效率滚降的机制影响。 3. 柔性电子与可穿戴传感器：针对柔性电子器件，重点关注界面在机械应力下的行为。分析了聚合物/金属电极界面在反复弯曲和拉伸过程中发生的微裂纹、界面脱粘现象。提出了通过使用具有高延展性的界面粘合剂或梯度结构材料来提高器件的疲劳寿命和电学稳定性。特别介绍了基于导电聚合物的生物电子界面，如神经电极和皮肤传感器，强调了生物相容性与电化学稳定性的界面协同设计。 4. 忆阻器与神经形态计算：将界面离子迁移和电荷陷阱作为核心机制，探讨了导电聚合物在构建突触晶体管和电阻式随机存取存储器（RRAM）中的应用。分析了界面电荷捕获深度和开关机制的可重构性如何影响设备的记忆窗口、保持时间和运行电压。本书结构清晰，内容全面且紧密围绕“界面”这一核心概念展开，为从事导电高分子材料、有机电子学、界面物理化学及相关工程领域的科研人员和工程师提供了系统、深入的参考资料。书中不仅包含了对现有技术的总结，更指出了界面调控在未来高性能器件开发中的核心挑战与发展方向。