导电聚合物的多功能仿生修饰:通过多巴胺调控聚吡咯的纳米结构和电学性能

自从1977年A.J.Heeger,A.G.MacDiarmid和H.Shirakawa发现聚乙炔经掺杂可以导电以来,导电聚合物已被广泛开发并使用在各种先进的功能材料上,比如:半导体,生物传感器,耐腐蚀涂层,医用高分子等。与传统的无机材料相比,导电聚合物材料具有制备简单、生物相容性高,以及化学稳定性性好等优点。但也存在着电导率低、不易分散或溶解、难以形成有序结构等缺陷。为了克服现有的缺点并将这种功能材料有效的转化到实际的工程应用上,加拿大滑铁卢大学赵博欣教授课题组的章炜博士首次将多巴胺(DA)融入了导电聚合物聚吡咯(PPy)的分子结构设计中,使其电导率,分散性和胶粘性都得到了显著的提高,从而对其大规模工业生产,广泛的应用在生物医学,电子或能源等各种领域提供了有效的理论技术支持。Elctroniczhaoboxin

多巴胺是一种生物脑神经递质,已被证明在碱性条件下,在其支撑表面上可氧化自聚合成一层纳米尺度的聚多巴胺薄膜。这种技术的灵感来自于海洋生物贻贝,以及它可以在海水中牢固的粘附于船体和岩石的现象。多巴胺在生物仿生以及纳米技术方面的应用也引起了许多学者的广泛关注并给与了大量的研究。通过向PPy的体系中引入DA,PPy的形貌发生了前所未有的改变。纯PPy呈纳米球形,然而通过DA改性的PPy可以呈现出纳米纤维,纳米柱状和纳米片层等一系列的特征。而且这些PPy的形貌可以简单的通过调整DA与PPy单体吡咯(Py)的摩尔比来进行精确的控制,极大的提高了PPy的应用范围。同时,我们还对不同DA/Py摩尔比下PPy在超级电容器、导电胶以及电磁吸波材料等方面的应用进行了深入细致的研究。该研究中合成的新型复合纳米材料不仅有着可简单而精确控制的微观形貌,并集各种优异的电学性能于一身。有望在未来的先进电子设备中得到广泛的应用。相关结果发表在 Advanced Electronic Materials(DOI: 10.1002/aelm.201500205)上。