КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 21-73-00113

НазваниеУправление электростатическими взаимодействиями в PEDOT:PSS для получения материалов с улучшенными электрохимическими свойствами

Руководитель Апраксин Ростислав Валерьевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-402 - Электрохимия и коррозия металлов

Ключевые слова проводящие полимеры, PEDOT:PSS, полиэлектролитные комплексы, тонкопленочные электроды, электростатические взаимодействия, допирование, органические электролиты, энергозапасающие устройства, проводимость, перенос заряда

Код ГРНТИ31.15.33

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В настоящее время поли-3,4-этилендиокситиофен:полистиролсульфонат (PEDOT:PSS) известен, как один из наиболее важных и широко использующихся проводящих полимеров. PEDOT:PSS обладает рядом преимуществ, таких как, высокая химическая и термическая стабильность, регулируемая проводимость, практически полная прозрачность в видимой области спектра и легкость получения полимерных пленок из водной дисперсии. Использование водных дисперсий PEDOT:PSS оказалось очень привлекательным для получения пленок различной толщины, как на проводящих, так и на непроводящие подложках, и открыло возможности использования множества распространенных технологий нанесения покрытий и печати. Эти преимущества позволили PEDOT:PSS стать одним из самых коммерчески успешных проводящих полимеров, и в настоящее время он активно используются в солнечных батареях, светодиодах, полевых транзисторах, антистатических покрытиях, термоэлектрических устройствах, электрохромных устройствах и сенсорах. Одной из ключевых особенностей PEDOT:PSS является возможность значительного изменения свойств полимерных пленок при обработке органическими растворителями, ионными жидкостями, поверхностно-активными соединениями, растворами солей или кислот. За счет варьирования состава и количества добавок можно обеспечить управление электростатическими взаимодействиями между полимерными цепями PEDOT и PSS, что как ранее было показано, позволяет варьировать морфологию, структуру, проводимость и оптические свойства полимерных пленок PEDOT:PSS. Разработанные подходы модификации свойств PEDOT:PSS являются весьма эффективными, и способны, например, повысить проводимость PEDOT:PSS на 4 порядка. Однако электрохимические свойства PEDOT:PSS в неводных электролитах и в особенности возможности влияния на них, в настоящее время изучены значительно хуже. В то же время PEDOT:PSS все чаще предлагается исследователями для улучшения свойств электродных материалов энергозапасающих устройств, таких как суперконденсаторы, металл-ионные, литий-серные и литий-воздушные аккумуляторы, где чаще всего используются органические неводные электролиты. Улучшение же энергозапасающих устройств критически важно для развития портативной электроники, гибридных и электрических транспортных средств, и для обеспечения работы систем электростанций на возобновляемых источниках энергии. Таким образом, лучшее понимание свойств полимеров помимо фундаментальной ценности может помочь сделать энергозапасающие устройства более эффективными. Нужно заметить, что электрохимические свойства пленок нельзя напрямую получить из данных электропроводности, полученных для твердых пленок. Помимо электрической проводимости для электрохимических устройств важными являются концентрация носителей заряда (емкость), свойства границ раздела пленка/подложка и пленка/электролит, а также ионный транспорт противоинов в пленке. Кроме того, в зависимости от цели использования добавки проводящего полимера варьируются необходимые свойства, например, если полимер в первую очередь используется для повышения проводимости, то ключевыми будут процессы транспорта заряда в полимере. Если же полимер используется для повышения емкости, то очень высокая проводимость будет скорее недостатком. Это связано с обратной пропорциональностью между емкостью и проводимостью, поскольку для проводимости требуются делокализация заряда, тогда как для высокой емкости наоборот требуется локализация заряда. В рамках данного проекта планируется провести систематическое исследование влияния различных способов управление электростатическими взаимодействиями между полимерными цепями PEDOT и PSS на электрохимические свойства пленок PEDOT:PSS в неводных электролитах. Для этого планируется решить следующие задачи: a) характеризовать влияние добавок различного типа (солей, органических растворителей, кислот) на электрохимическую активность, процессы ионного и электронного транспорта в пленках, природу и концентрацию носителей заряда, кинетику процессов заряда/разряда и электрическую проводимость в широком диапазоне потенциалов: b) на основе проведенных исследований отобрать наиболее эффективные подходы по модификации электрохимических свойств пленок PEDOT:PSS c) апробировать выбранные подходы для модификации материалов суперконденсаторов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---