首尔国立Nat Electron：激光诱导的具有湿稳定性和粘附性的纯导电聚合物水凝胶

导电水凝胶在生理环境中具有较好的机械性能和高导电性，可用于制造与生物组织界面的电极。 使用基于导电聚合物的水凝胶的电子器件 在潮湿环境中的稳定性较差， 由于 界面水的渗透 ，它们很容易与基底脱层，最终导致器件失效，因此其短期运行受到限制。在生理环境中用于机械支撑的水凝胶为了克服这一问题， 增加基材表面粗糙度 和 引入薄粘合层 的方法，以提高其湿稳定性和粘合性。然而，增加基底的粗糙度需要 复杂的制造工艺 ，而且 不适合软质和可拉伸基底 。而添加非导电粘合剂层则会 降低导电率 。

首尔国立大学 Seung Hwan Ko 教授 与韩国科学技术院 Taek-Soo Kim 教授 团队 提出 一种激光诱导的方法，可以稳定地将纯 聚 (3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐) （ PEDOT:PSS ） 水凝胶粘附到聚合物基底上 。 使用 532 nm连续波激光诱导PEDOT:PSS与聚合物衬底之间 进行 选择性光热反应。激光通过透明衬底，在微米厚的 PEDOT:PSS界面处被吸收，导致PEDOT:PSS中部分相分离，并在界面上形成 微纳米级联锁 。然后将 PEDOT:PSS浸在乙二醇(EG)中，加强了PEDOT-富结构域之间的相互连接。 该工作以 “ Laser-induced wet stability and adhesion of pure conducting polymer hydrogels “为题发表于2024年 《 N ature electronics 》

【 文章亮点 】

1. 这种激光工艺不仅限于特定的基板，而且可以 广泛应用于普遍用于可磨损和可植入电子器件的基板 ，如 PET、PI、TPU、SBS和SEBS 。

2. 微图型 PEDOT:PSS水凝胶在TPU基板上表现出强大的湿粘附力，并承受各种类型的机械应力。

3. 水凝胶微电极足够坚固， 可以使用苛刻的超声波清洗 ，可重复使用。

4. PEDOT:PSS 系统中 PEDOT 低聚物的疏水特性直接干扰了周围 PSS 的吸水 。 PSS 的 磺化基团被邻近的 PEDOT 占位 。这种 PEDOT:PSS形态特征阻止了水向内部的扩散， 防止 PEDOT:PSS与基底脱落。

5. 通过激光诱导相分离技术 (LIPSA)制备的水凝胶具有优异的 湿传导性 (101 S/cm ^-1 )和高图案分辨率(5 μm).

图 1. 激光诱导的纯 PEDOT:PSS水凝胶在不同基底上的湿稳定性和粘附性

图 2. 相分离及其对界面水渗透的影响

图 3. 激光诱导导电聚合物的强湿粘附

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