新型离子液体凝胶复合柔性透明导电薄膜的构筑

As the key component of flexible optoelectronic devices and flexible sensors, it is very important to design and prepare high-performance flexible transparent conductive films. The traditional flexible transparent conductive films cannot meet the multi-functional requirements of the flexible devices in the aspects of photoelectric performance, stability, self-healing and self-adaptivity. In this project, we will start from the binary cooperative complementarity to design novel multi-functional ionogel-based composite flexible transparent conductive films by rationally tuning interactions between ionogels and conductive nanomaterials at the molecular level. We will utilize quartz crystal microbalance (QCM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectra and grazing-incidence wide-angle X-ray scattering (GIWAXS) to study the mechanism between ionogels and conductive nanomaterials at the molecular level. The relationship between the molecular interactions and macroscopic properties of the composite films including photoelectric performance, stability, self-healing and self-adaptivity will be explored and analylized in detail. Under the optimal conditions, we will obtain three to five ionogel-based composite flexile transparent conductive films, which will be further applied to assemble optoelectronic devices.

作为柔性光电子器件和柔性传感器的关键部件，高性能柔性透明导电薄膜的设计制备至关重要。传统的柔性透明导电薄膜不能满足柔性器件在光电性能、稳定性、自修复性以及自适应性等方面的多功能需求。本项目将从“二元协同作用”的角度出发，将离子液体凝胶与导电纳米材料（包括一维铜纳米线、二维石墨烯、三维PEDOT:PSS）有机复合，发挥离子液体凝胶柔性、耐极端条件好、可设计性强的优势，合理调控其与导电纳米材料在分子层次上的相互作用，设计制备新型多功能离子液体凝胶复合柔性透明导电薄膜。利用石英晶体微天平、X射线光电子能谱、拉曼光谱、掠入角广角X射线散射等手段揭示离子液体凝胶与导电纳米材料在分子层次上的相互作用机制，归纳总结分子层次的相互作用对复合薄膜宏观光电性能、稳定性、自修复性以及自适应性的影响规律，指导新型多功能柔性透明导电薄膜材料的设计，获得3-5种离子液体凝胶复合柔性透明导电薄膜，探究其器件化应用。

随着可穿戴设备、便携式终端、智能家居等新产品的兴起，作为这些设备的关键部件，柔性透明导电薄膜展现出了非常大的市场前景，备受科研机构和产业界的广泛关注。目前，透明导电薄膜的市场主要以传统的金属氧化物为主，其中氧化铟锡（ITO）的市场占有率依然占据主导地位。但是，传统ITO不能满足柔性需求。碳纳米管、石墨烯、导电聚合物、金属纳米线和金属网格是代替ITO制备柔性透明导电薄膜的最佳选择。但是，碳纳米管、石墨烯以及导电高分子的光电性能比较差，而且碳纳米管、石墨烯的制备成本高；金属纳米线和金属网格的接触电阻大，抗氧化、耐腐蚀性差，表面粗糙不利于光电子器件的组装。因此，急需寻求新材料和新方法来设计制备新型多功能柔性透明导电薄膜，以满足柔性光电子器件在光电性能、可折叠/卷曲、稳定性、自修复性、耐极端条件等方面的需要。.本项目中，从“二元协同作用”的角度出发，将离子液体凝胶与传统的导电材料有机复合，从离子液体设计和导电材料设计两方面考虑。在离子液体单体的阴阳离子中引入功能性或者响应性基团，调控离子液体凝胶与一维金属纳米线、二维石墨烯、三维PEDOT:PSS 网络之间的配位、静电、π-π、氢键等多重弱相互作用，构筑了一系列具有优异光电性能、可折叠/卷曲、稳定性、耐极端条件以及自适应性的新型离子液体凝胶复合柔性透明导电薄膜，解决了传统柔性透明导电材料光电性能和稳定性能差，不能满足多功能应用的需求等缺点，为新型多功能柔性透明导电薄膜提供新方法和新材料。.在该项目支持下共发表SCI论文18篇，其中，SCI一区论文10篇，影响因子大于10的10篇。