[发明专利]一种一步法制备聚3-己基噻吩纤维的方法

说明书

本发明涉及一步法制备聚3‑己基噻吩纤维的方法，包括以下步骤：(1)、搭建微流体注射装置；(2)、将聚3‑己基噻吩溶解形成溶液；(3)、将步骤(2)所得溶液在水浴中加热至聚3‑己基噻吩完全溶解；(4)、然后自然冷却至室温；(5)、使用注射器吸取步骤(4)所得溶液；(6)、将所述注射器连接于所述微流体传送管道；(7)、使用注射泵将注射器中的聚3‑己基噻吩溶液传送至微流体传送管道中，使聚3‑己基噻吩溶液微流体经控温超声水浴装置以进行微流体变温超声处理；(8)、将步骤(7)所得溶液收集到溶液收集瓶中。该方法工艺简单，将多种物理场同步耦合作用到溶液加工体系，具有加工快速、高效、易控制等优点。

技术领域

本发明涉及一种一步法制备聚3-己基噻吩纤维的方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

共轭聚合物半导体如聚3-己基噻吩，其溶液易加工性有利于有机电子器件的大面积制作和成本的降低。提高有机半导体薄膜的电荷传输性能对有机电子器件诸多应用至关重要，如有机光伏(OPV)、有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)等。尽管开发具有本征高迁移率共轭聚合物材料是获取高性能有机电子器件的基本努力方向，但有机电子器件制作工艺和薄膜凝聚态结构调控，如加工过程中材料的结晶、分子聚集型态和取向结构的精确操纵等，对于器件性能优化和稳定性至关重要。

目前对于共轭聚合物溶液加工以提高分子结晶和取向的方法，更多局限于单一外场处理或几种外场技术分步先后处理，包括溶液旋涂，退火、溶剂气氛退火、超声、电场、流动场等方式，暂未见有将流动场、温度场、超声场等多种外场同步耦合加工的方法，来调控溶液加工中共轭聚合物分子的成核和取向。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种一步法制备聚3-己基噻吩纤维的方法。所述方法是一种多物理场一步法微流体加工共轭聚合物溶液的方法，将流动场、温度场和超声场同时耦合作用到溶液微流体系，以促进溶液中共轭聚合物分子的分子链取向和晶核生长。该方法不仅能够实现溶液加工母液的分子自组装和聚集体预有序结构的形成，而且无需大量额外操作即可直接用于有机半导体薄膜的制备。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种一步法制备聚3-己基噻吩纤维的方法，所述的聚3-己基噻吩纤维宽度为10-30nm，长度为100-300nm。提高聚3-己基噻吩纤维半导体薄膜的电学性能以及扩展其应用领域。

一种一步法制备聚3-己基噻吩纤维的方法，包括以下步骤：

(1)、搭建微流体注射装置，所述装置包括：无热源医用注射器、注射泵、控温超声水浴装置、溶液收集瓶和微流体传送管道，所述注射器横向安装于注射泵上，注射器的出液端与微流体传送管道连接；注射泵上设置驱动杆，驱动杆与所述注射器连接，所述驱动杆能够推动注射器将溶液输入微流体传送管道，微流体传送管道的另一端连接溶液收集瓶；其中所述微流体传送管道位于控温超声水浴装置的水浴内；

(2)、将聚3-己基噻吩溶解在甲苯溶剂中形成1mg/ml-3mg/ml的溶液；

(3)、将步骤(2)配制好的溶液在60℃-70℃水浴中加热至聚3-己基噻吩完全溶解；

(4)、溶液完全溶解后，自然冷却至室温；

(5)、使用注射器吸取步骤(4)所得溶液；

(6)、将所述注射器连接于步骤(1)所述流体传送管道，并安装于注射泵上；

(7)、使用注射泵将注射器中的聚3-己基噻吩溶液传送至微流传送体管道中，使聚3-己基噻吩溶液微流体经控温超声水浴装置以同步进行微流体变温超声处理；

(8)、将步骤(7)经微流体变温超声处理的溶液收集到溶液收集瓶中，得到聚3-己基噻吩纤维溶液。经多物理场(流动场、温度场和超声场)一步法微流体处理形成聚3-己基噻吩纤维溶液。