PEDOT:PSS纖維國內(nèi)外研究進展

王鵬　王明序　沈明　高強

摘要：隨著現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，導(dǎo)電材料與可穿戴柔性電子器件的交叉領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT：PSS）在室溫下的電導(dǎo)率超過1000S/cm，被認為是最有前途的導(dǎo)電高分子材料之一，其在發(fā)光二極管、太陽能電池、超級電容器和柔性傳感器等方面有著巨大的應(yīng)用前景。當前，高性能PEDOT：PSS纖維的連續(xù)紡絲工藝依舊是亟待探索的研究方向。文章結(jié)合近年來國內(nèi)外在PEDOT：PSS纖維領(lǐng)域的研究成果，從成型技術(shù)、纖維種類及纖維后處理工藝三個角度綜述了PEDOT：PSS纖維的研究進展，最后對PEDOT：PSS纖維的紡絲技術(shù)、性能、應(yīng)用領(lǐng)域等方面進行了展望。

關(guān)鍵詞：PEDOT：PSS;導(dǎo)電纖維;柔性電子;紡絲工藝;研究進展

中圖分類號：TS102.528

文獻標志碼：A

文章編號：10017003（2021）04002907

Abstract：Withtherapiddevelopmentofmodernelectronicscienceandtechnology，thecrossfieldsofconductivematerialsandwearableflexibleelectronicdeviceshaveattractedwidespreadattention.Withanelectricalconductivityofmorethan1000S/cmatroomtemperature，poly（3，4-ethylenedioxythiophene）：poly（styrenesulfonate）（PEDOT：PSS）isconsideredtobeoneofthemostpromisingconductivepolymermaterials.Ithasagreatapplicationprospectinthefieldsoflight-emittingdiodes，solarcells，supercapacitors，flexiblesensorsandsoon.Atpresent，thecontinuousspinningprocessofhigh-performingPEDOT：PSSfiberisstillanresearchdirectionleavingmuchtobedesired.CombinedwiththerecentresearchprogressinthefieldofPEDOT：PSSfiberathomeandabroad，theresearchprocessofPEDOT：PSSfiberissummedupfromthreeaspects：shapingprocess，fibertypeandpost-treatment.Finally，thespinningtechnology，propertiesandapplicationfieldsofPEDOT：PSSfiberareconcludedandprospected.

Keywords：PEDOT：PSS;conductivefibers;flexibleelectronics;spinningprocess;researchprogress

作者簡介：王鵬（1994），男，碩士研究生，研究方向為導(dǎo)電纖維的制備與開發(fā)。通信作者：高強，副教授，gaoqiang@yzu.edu.cn。

導(dǎo)電高分子是由具有共軛π鍵的高分子經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)“摻雜”使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的一類材料。聚乙炔、聚苯胺（PANi）、聚吡咯（PPy）、聚噻吩（PTh）等都屬于導(dǎo)電高分子，它們具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和儲能性能，被廣泛應(yīng)用在電磁干擾、電致變色器件、離子吸附、催化劑、傳感器、儲能材料等方面[1-7]。

PEDOT：PSS全稱聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸鹽），屬于聚噻吩材料衍生物。該材料是由PEDOT和PSS兩種物質(zhì)構(gòu)成。主鏈上的噻吩環(huán)使PEDOT分子鏈顯示出較強的剛性，不溶于一般的有機溶劑。而PSS具有較強親水基團（磺酸基），這極大地提高了PEDOT在水中的溶解性，兩者絡(luò)合使得PEDOT：PSS以一種穩(wěn)定的膠束狀態(tài)分散在水中。PEDOT：PSS具有許多獨特的性能，如優(yōu)良的成膜能力、光學(xué)透明性、導(dǎo)電性和良好的物理、化學(xué)穩(wěn)定性[8-9]。因此，該材料在發(fā)光二極管（OLED）[10]，有機太陽能電池[11]，有機薄膜晶體管[12]，超級電容器[13]等方面均有應(yīng)用。PEDOT：PSS材料是目前應(yīng)用最成功的導(dǎo)電聚合物，主要分為PEDOT：PSS薄膜和PEDOT：PSS纖維。高導(dǎo)電、強而韌的纖維是實現(xiàn)許多高科技應(yīng)用的重要手段，包括智能紡織品、柔性電極和快速響應(yīng)傳感器等。PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維的出現(xiàn)為下一代柔性可穿戴電子產(chǎn)品提供了更多的可能。本文從成型技術(shù)、纖維種類和后處理工藝三個角度，對PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維的研究進展進行詳細的介紹。

1 PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維的成型

纖維的成型技術(shù)主要有濕法紡絲、靜電紡絲和熔融紡絲三種技術(shù)。由于PEDOT：PSS可以以膠束形式穩(wěn)定地分散在水中，因此PEDOT：PSS纖維可以用濕法紡絲制備。濕紡的PEDOT：PSS纖維尺寸一般在微米級別，以連續(xù)纖維形式存在，其產(chǎn)品主要應(yīng)用于輔助電路、能量存儲和生物傳感器等方面。PEDOT：PSS纖維也可以利用靜電紡絲技術(shù)制備，不過電紡所得PEDOT：PSS纖維通常是以纖維膜或者纖維氈的形式存在。電紡的PEDOT：PSS纖維直徑可以達到納米級別，產(chǎn)品主要應(yīng)用于氣敏檢測、可拉伸傳感器等方面。由于PEDOT剛性的主鏈結(jié)構(gòu)，使得PEDOT：PSS纖維很難使用熔融紡絲技術(shù)制備。對于PEDOT：PSS纖維，除了可以用傳統(tǒng)的濕法紡絲技術(shù)和靜電紡絲技術(shù)制備外，近年來還出現(xiàn)了一些特殊的制備方法。表1列舉了用不同方法制備所得PEDOT：PSS纖維的特點。

1.1 濕法紡絲PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維

濕法紡絲PEDOT：PSS纖維是將PEDOT：PSS水分散液配制成質(zhì)量濃度為13～25mg/mL的PEDOT：PSS紡絲液，再用微孔噴絲板將紡絲液注射進凝固浴，通過凝固浴使紡絲液中的水脫除，使紡絲液達到固化成纖的目的。在濕法紡絲過程中，凝固浴是決定PEDOT：PSS纖維各項性能的關(guān)鍵部分。濕紡PEDOT：PSS常用的凝固浴是丙酮（At）和異丙醇（IPA）[14-15]。此類凝固浴可制備平均直徑10μm的PEDOT：PSS超細纖維，纖維的電導(dǎo)率可達到340S/cm[15]。除了傳統(tǒng)At和IPA組成的凝固浴外，近年來人們還開發(fā)了一些新型凝固浴。Yuan等[16]報道了一種新型水系凝固浴，該凝固浴由水、乙醇和CaCl2組成，成分環(huán)保、價格低廉且易于獲得。用此凝固浴制備的PEDOT：PSS纖維，導(dǎo)電性能優(yōu)良且具有良好的機械性能，易于編織和縫制。而Zhang等[17]報道了一種更為特殊的凝固浴，他們使用濃硫酸（98%）作為凝固浴，利用硫酸溶液中解離的HSO-4替代PSS鏈與PEDOT相互作用，實現(xiàn)PEDOT鏈與PSS鏈的解離，有效地脫除了絕緣的PSS組分并改善PEDOT鏈的取向，從而導(dǎo)致電性能的提高。該PEODT：PSS纖維最高電導(dǎo)率可達3828S/cm，且能承受在各種環(huán)境下進行的機械虐待測試。

研究者們除了對濕紡PEDOT：PSS纖維的凝固浴頗有興趣外，對纖維本身也展開了更為細致的研究[18-20]。本文闡述的用傳統(tǒng)At-IPA體系凝固浴制備的純紡PEDOT：PSS纖維[21]，具有高比表面積的RGO/PEDOT：PSS復(fù)合纖維[22]，具有核殼結(jié)構(gòu)的PEDOT：PSS/SA復(fù)合纖維[23]等，都是利用濕法紡絲技術(shù)來制備的。

1.2 靜電紡絲PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維

靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物液滴在電場作用下，在針頭處由球形變?yōu)閳A錐形，并繼續(xù)分裂可得到纖維細絲。利用靜電紡絲技術(shù)制備的PEDOT：PSS纖維，直徑可達納米級別[24-27]，并且通常以一種纖維膜或者氈的形式存在。Pisesweerayos等[25]采用靜電紡絲法制備了PVA-PEDOT：PSS導(dǎo)電超細纖維。該導(dǎo)電超細纖維的直徑在100～200nm，電導(dǎo)率在4.49～7.08S/cm。Kiristia1等[26]利用靜電紡絲技術(shù)也制備了一種直徑在170～200nm的改性殼聚糖（PMCh）/PEDOT復(fù)合纖維。Martínez等[27]利用靜電紡絲技術(shù)制備了一種直徑約15nm的聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVF2-TrFE）/PEDOT：PSS復(fù)合纖維。電紡PEDOT：PSS纖維膜在氣敏傳感器方面具有重要作用。Zhang等[24]采用離心靜電紡絲技術(shù)制備了PEDOT：PSS/PVP納米纖維并成功應(yīng)用于CO氣體檢測的石英晶體微天平（QCM）傳感器，該纖維的直徑在600～800nm。研究發(fā)現(xiàn)，在5～50ppm的CO濃度范圍內(nèi)，PEDOT：PSS納米纖維的電響應(yīng)與CO濃度呈線性關(guān)系。這一結(jié)果開辟了電紡PEDOT：PSS/PVP用于氣敏傳感器的應(yīng)用。Zampetti等[28]通過電紡制備了PEDOT：PSS/TiO2復(fù)合纖維，并成功地將該纖維應(yīng)用于NO2氣敏傳感器。當PEDOT：PSS纖維膜與其他材料復(fù)合后，不僅對CO、NO2等無機氣體具有較好的敏感性，對乙醇、甲醇、四氫呋喃和丙酮等有機蒸氣也具有傳感效果。Choi等[29]成功利用靜電紡絲技術(shù)制備了PEDOT：PSS/PVP納米纖維。他們測試了該納米纖維在室溫下對乙醇、甲醇、四氫呋喃、丙酮等有機蒸氣的響應(yīng)，探討了PEDOT：PSS/PVP納米纖維的傳感性能。當PEDOT：PSS/PVP納米纖維暴露在每種溶劑中時，質(zhì)子溶劑和非質(zhì)子溶劑產(chǎn)生相反的電響應(yīng)，這也說明了電紡PEDOT：PSS/PVP納米纖維是有機氣敏材料的優(yōu)良候選材料。這些研究說明了電紡PEDOT：PSS纖維在有機氣敏傳感器方面有著巨大的應(yīng)用潛力。此外，電紡PEDOT：PSS纖維膜，還可以應(yīng)用于肖特基二極管器件和可拉伸應(yīng)變傳感器等[27，30]。靜電紡絲技術(shù)極大地減小了PEDOT：PSS纖維的尺寸，實現(xiàn)了納米級別PEDOT：PSS纖維的制備，這一尺寸也是其他紡絲技術(shù)難以實現(xiàn)的。

1.3 特殊法制備PEDOT：PSS纖維

除了可以利用濕法紡絲和靜電紡絲制備PEDOT：PSS纖維外，還有一些特殊的方法也可以制備PEDOT：PSS纖維。孫顯強等[31]通過在以鍍鎳棉紗為芯紗的聚丙烯腈（PAN）納米纖維包芯紗上接枝PEDOT：PSS，制備出了PEDOT：PSS/PAN復(fù)合纖維，該纖維顯示出良好的電化學(xué)性能。Liu等[32]將PAN纖維和EDOT浸泡在PSS水溶液中，通過原位聚合法制備了PEDOT：PSS/PAN復(fù)合纖維。原位PEDOT：PSS/PAN復(fù)合纖維表面的PEDOT顆粒比PAN纖維多，其導(dǎo)電率為9.83S/cm，是原位聚合前PEDOT：PSS/PAN復(fù)合纖維導(dǎo)電率的近2倍。此外，Liu等[33]采用的滴注法與Zhou等[34]采用的水熱法也屬于特殊制備法。

成型技術(shù)制約著材料的應(yīng)用，材料也影響著成型技術(shù)的發(fā)展。隨著人們對PEDOT：PSS材料的深入研究，纖維的成型技術(shù)也會得到越來越全面的發(fā)展，將來也會有更多新型PEDOT：PSS纖維成型技術(shù)的出現(xiàn)。

2 PEDOT：PSS纖維

PEDOT：PSS纖維可分為PEDOT：PSS純紡纖維、PEDOT：PSS與其他功能材料共紡纖維，還有一類具有特殊結(jié)構(gòu)的PEDOT：PSS纖維。

2.1 PEDOT：PSS純紡纖維

隨著人們對PEDOT：PSS纖維研究的深入，近年來對濕法純紡PEDOT：PSS纖維的研究明顯減少。濕紡PEDOT：PSS纖維，其力學(xué)性能和電學(xué)性能受凝固浴的影響較大。用傳統(tǒng)At-IPA體系凝固浴制備的純紡PEDOT：PSS纖維不論直徑大小，電導(dǎo)率均約為0.1S/cm，楊氏模量、拉伸強度和斷裂伸長率分別為（1.1±0.3）GPa、（17.2±5.1）MPa和（4.3±2.3）%，纖維結(jié)晶度差，無明顯的聚合物鏈取向[21]。Yuan等[16]采用的新型水-乙醇體系凝固浴濕紡的PEDOT：PSS纖維，使用EG處理后纖維的電導(dǎo)率提高到了38S/cm（電阻率為1000Ω/cm），拉伸強度和斷裂伸長率分別提高到80MPa和17%。不論從電導(dǎo)率、拉伸強度還是斷裂伸長率方面來說，都要明顯優(yōu)于用At-IPA體系凝固浴純紡的PEDOT：PSS纖維。而Zhang等[17]報道的H2SO4凝固浴，可以使純紡PEDOT：PSS纖維的電導(dǎo)率提高到（2640±200）S/cm，楊氏模量、拉伸強度和斷裂伸長率分別提高到（5.2±0.5）GPa、（434.8±21.3）MPa和（25.4±0.6）%。表2列舉了用不同凝固浴準備的PEDOT：PSS纖維的力學(xué)性能和電學(xué)性能，并對紡絲過程進行了評價。

采用濕法紡絲技術(shù)制備純紡PEDOT：PSS纖維的研究近年來逐漸減少，而利用靜電紡絲技術(shù)制備的純紡PEDOT：PSS纖維也一直未見報道。

2.2 PEDOT：PSS復(fù)合纖維

PEDOT：PSS純紡纖維與其他導(dǎo)電高分子材料相比，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能。雖然，通過調(diào)控紡絲工藝，可以提高純紡PEDOT：PSS纖維的各項性能，但通過與其他材料復(fù)合來制備復(fù)合纖維，也可以提升PEDOT：PSS纖維的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能，同時還可以賦予纖維一些特殊的性能，拓展了PEDOT：PSS纖維的應(yīng)用范圍。表3列舉了一些具有特殊功能的材料，并評述了用PEDOT：PSS與該材料制備的復(fù)合纖維的特性。

在PEDOT：PSS與其他材料復(fù)合紡絲的研究中，人們研究最多的是與碳材料（石墨烯、碳納米管（CNT）、炭黑等）復(fù)合紡絲。碳材料可以顯著提高PEDOT：PSS纖維的熱電性能[34-35]與儲能性能[22，36]。其中，Liu等[33]開發(fā)的CNT/PEDOT：PSS纖維，是迄今為止被報道的有機熱電納米復(fù)合材料中功率因子最高的材料之一。此外，通過添加還原氧化石墨烯（RGO），可以制備高比表面積的RGO/PEDOT：PSS復(fù)合纖維，使得PEDOT：PSS纖維的電導(dǎo)率明顯提高，并顯示出了優(yōu)良的儲能性能[22]。Garcia-Torres等[36]也證實了在PEDOT：PSS中添加CNT和炭黑等物質(zhì)制備的復(fù)合纖維，具有較好的彈性和儲能性能。

除了將PEDOT：PSS材料與碳材料復(fù)合之外，與聚苯胺（PANi）[34，37]、聚吡咯（PPy）[38]等導(dǎo)電高分子復(fù)合紡絲也受到廣泛關(guān)注。PEDOT：PSS與聚苯胺復(fù)合可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。聚苯胺（PANi）的加入可以提高PEDOT：PSS/PANi復(fù)合纖維的儲能性能，而PEDOT骨架可以提供豐富的離子擴散通道和快速的電子轉(zhuǎn)移途徑，提高了PANi的利用效率和贗電容反應(yīng)動力學(xué)。這種協(xié)同效應(yīng)使得纖維具有優(yōu)良儲能性能的同時，還具有良好的倍率性能和良好的電化學(xué)穩(wěn)定性[34]。

此外，也有將PEDOT：PSS與聚乙烯醇[39]、海藻酸鈉[23]、殼聚糖[40]、金屬氧化物[41-42]、MXene[43]（一類具有二維層狀結(jié)構(gòu)的金屬碳化物和金屬氮化物材料）、聚氨酯[44]等功能性材料共混紡絲的報道。這些特殊的材料賦予了PEDOT：PSS纖維特殊的性能，如高柔韌性、高延展性、高穩(wěn)定性、高耐久性、較好的生物相容性等。這些特殊的性能使得PEDOT：PSS纖維的應(yīng)用范圍也越來越廣闊，相信在不久的將來，會有更多具有特殊性能的PEDOT：PSS復(fù)合纖維制品出現(xiàn)。

2.3 具有特殊結(jié)構(gòu)的PEDOT：PSS纖維

人們除了對制備純紡PEDOT：PSS纖維和復(fù)合PEDOT：PSS纖維進行了廣泛的研究，還研究制備了一類具有特殊結(jié)構(gòu)的PEDOT：PSS纖維。其中，以具有核殼結(jié)構(gòu)纖維的研究最為熱門。核殼結(jié)構(gòu)是指由一種材料包覆另一種材料形成的具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的特殊結(jié)構(gòu)，這種多層復(fù)合結(jié)構(gòu)往往會賦予材料特殊的性能，如獨特的水凝膠特性、明顯的光電響應(yīng)性及優(yōu)良的儲能性能[23，45-46]等。Gao等[23]制備的具有核殼結(jié)構(gòu)的PEDOT：PSS/SA復(fù)合纖維，具有獨特的水凝膠的特性，其在干/濕態(tài)具有明顯的力學(xué)性能差異，干態(tài)的纖維強而脆，濕態(tài)的纖維柔而韌，增強了纖維的可加工性。Moreno-Cortez等[45]利用同軸靜電紡絲法，制備了含有硫化鉛納米粒子（PbSNPs）的核殼PEDOT：PSS/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）導(dǎo)電纖維，該纖維與純紡PEDOT：PSS纖維相比具有明顯的光電響應(yīng)性。此外，Li等[22]制備的高起皺的還原氧化石墨烯（RGO）/PEDOT：PSS復(fù)合纖維，也是一種特殊結(jié)構(gòu)的纖維。他們通過H2SO4和抗壞血酸（VC）處理，使得原本比較光滑的RGO/PEDOT：PSS纖維迅速脫除水和氧化石墨烯組分，形成高褶皺的復(fù)合纖維。這樣的高起皺復(fù)合纖維要比光滑的PEDOT：PSS纖維具有更高的比表面積，有效地提高了FSC的面積電容。Lin等[47]報道了一種絞線型摻雜離子液體（IL）的PEDOT：PSS/PVP復(fù)合纖維，他們通過在電紡過程中扭轉(zhuǎn)取向的聚合物纖維陣列獲得扭曲的紗線。該紗線的電導(dǎo)率比未摻IL的纖維要高約20倍，紗線的可延伸率（90%以上）高于無IL摻雜（17%）的PEDOT：PSS/PVP紗線。特殊的結(jié)構(gòu)賦予PEDOT：PSS纖維特殊的性能，這也使得PEDOT：PSS纖維有了更多新的應(yīng)用前景。

3 PEDOT：PSS纖維后處理方法

早在2003年Okuzaki等[21]就報道了初生PEDOT：PSS纖維結(jié)晶度差，無明顯的聚合物鏈取向。他們測得無論纖維直徑大小，用At體系凝固浴制備的純紡PEDOT：PSS初生纖維的電導(dǎo)率約為0.1S/cm，并且測得楊氏模量、拉伸強度和斷裂伸長率分別為（1.1±0.3）GPa、（17.2±5.1）MPa和（4.3±2.3）%。較差的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能限制了初生PEDOT：PSS纖維的應(yīng)用。因此，要想提高初生PEDOT：PSS纖維的各方面性能，除了將PEDOT：PSS纖維與其他材料復(fù)合外，還可以對初生纖維進行后處理。人們研究發(fā)現(xiàn)，通過溶劑浸泡、紫外光照射或熱拉伸等簡單的后處理工藝，可以明顯提高PEDOT：PSS纖維的力學(xué)和電學(xué)性能[8，48]。

3.1 溶劑浸泡法

對PEDOT：PSS纖維最常用的溶劑處理方式是利用乙二醇（EG）進行浸泡，用來脫除PEDOT：PSS纖維上絕緣的PSS組分[16，49]。若利用濃硫酸處理PEDOT：PSS纖維，則可以顯著提高PEDOT：PSS纖維的電導(dǎo)率。H2SO4與PEDOT：PSS分子之間的電荷分離轉(zhuǎn)變機制，可以使PEDOT：PSS的結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的重排，形成了高度有序、密集填充的PEDOT：PSS納米纖維，使得純紡PEDOT：PSS纖維的電導(dǎo)率提高到了3828S/cm，這是目前已報道的PEDOT：PSS纖維電導(dǎo)率的最高值[17，50]。此外，用甲酸、二甲基亞砜（DMSO）等溶劑浸泡也可以有效提高PEDOT：PSS纖維的力學(xué)和電學(xué)性能[51-52]。Reid等[52]通過拉曼光譜和XPS等測試驗證了用硫酸、甲酸和DMSO等溶劑浸泡處理使纖維電導(dǎo)率增加的機理，是由內(nèi)部絕緣的PSS組分的減少導(dǎo)致。

3.2 紫外光照射法

除了用溶劑浸泡去除PSS之外，紫外光照射可以有效改善PEDOT聚合物鏈的平整度。Wang等[48]發(fā)現(xiàn)利用紫外光照射可以有效提高PEDOT：PSS/PVA共混纖維的導(dǎo)電性。他們通過測試驗證紫外光照射可分解PSS鏈的化學(xué)鍵，通過自由基的重組導(dǎo)致PSS鏈的交聯(lián)，并且PEDOT聚合物鏈由苯甲酰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轷浇Y(jié)構(gòu)，改善了PEDOT聚合物鏈的規(guī)整度。紫外光照射后的纖維在共軛PEDOT主鏈上具有較高的電荷離域性，PSS鏈的交聯(lián)形成了多條路徑，從而在富含PEDOT的顆粒間形成了更好的電荷傳輸，提高了共混纖維的電導(dǎo)率。

3.3 熱拉伸法

除了用化學(xué)處理法提高纖維的力學(xué)和電學(xué)性能外，簡單的熱拉伸工藝也能提高PEDOT：PSS纖維的力學(xué)和電學(xué)性能。Sarabia-Riquelme等[51]將IPA凝固浴濕紡的PEDOT：PSS纖維，通過拉伸和在DMSO中浸泡，得到了室溫電導(dǎo)率約為2000S/cm的PEDOT：PSS纖維，其楊氏模量高達15.5GPa，最大斷裂應(yīng)力達到425MPa。Li等[53]利用濕紡工藝制備了PEDOT：PSS/聚丙烯腈（PAN）復(fù)合纖維。他們利用牽引輥之間的轉(zhuǎn)速差實現(xiàn)了纖維的牽伸，并研究了牽伸比對纖維形貌、結(jié)構(gòu)、熱降解、電導(dǎo)率和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，PEDOT：PSS/PAN復(fù)合導(dǎo)電纖維的結(jié)晶性能、電導(dǎo)率和力學(xué)性能均隨牽伸比的增加而提高。表4列舉了用這些不同處理方法處理的PEDOT：PSS纖維的性能增強原理和特點評述。

純紡PEDOT：PSS初生纖維的各項性能均有很大的改進空間，通過溶劑浸泡、紫外線照射、熱拉伸等工藝對PEDOT：PSS初生纖維進行處理，可以使纖維的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并且極大地提高纖維的力學(xué)和電學(xué)性能。除了上述三類后處理方法之外，人們還在進行一些其他后處理方法的開發(fā)研究，相信在將來會有更多優(yōu)良的處理方法被開發(fā)出來。

4 結(jié) 語

本文從紡絲技術(shù)、纖維種類和后處理方法等方面綜述了PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維的國內(nèi)外研究進展。在紡絲技術(shù)方面，主要以濕法紡絲和靜電紡絲為主，濕法紡絲簡單快速，制備的纖維主要應(yīng)用于柔性可穿戴器件，靜電紡絲技術(shù)可以輕易地制備納米級別的PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維。在濕法紡絲當中相較于傳統(tǒng)丙酮、異丙醇系凝固浴，人們開發(fā)出的水-乙醇系和硫酸系等新型凝固浴體系為濕紡PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維提供了更多、更經(jīng)濟環(huán)保的選擇。在靜電紡絲技術(shù)當中，有人開發(fā)了離心靜電紡絲技術(shù)和新型往復(fù)式靜電紡絲技術(shù)，這些技術(shù)的出現(xiàn)使PEDOT：PSS纖維的尺寸進一步減小。此外，還有人利用區(qū)別于傳統(tǒng)濕法紡絲和靜電紡絲技術(shù)的接枝法和原位聚合法制備了PEDOT：PSS復(fù)合纖維。這些新型紡絲技術(shù)的出現(xiàn)，促進了PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維的發(fā)展，為人們研究PEDOT：PSS纖維提供了更多的實踐經(jīng)驗。紡絲技術(shù)制約著PEDOT：PSS纖維的發(fā)展，相信隨著紡絲技術(shù)的不斷發(fā)展，將來會有更多性能優(yōu)良的PEDOT：PSS纖維制品的出現(xiàn)。

在纖維種類和后處理工藝方面，關(guān)于純紡PEDOT：PSS纖維的研究逐漸減少，近年來關(guān)于純紡PEDOT：PSS纖維的研究也大多是為了改進紡絲技術(shù)，而與其他材料共紡PEDOT：PSS纖維的研究則越來越被重視。PEDOT：PSS纖維不僅可以與碳材料、聚苯胺和聚吡咯等導(dǎo)電材料復(fù)合，也可以與聚乙烯醇、聚氨酯、海藻酸鈉、殼聚糖、金屬氧化物、MXene等功能性材料共混紡絲。這些功能性材料賦予了PEDOT：PSS纖維特殊的性能，有的提高了纖維的延展性，有的提高了纖維的生物相容性，有的與PEDOT：PSS鏈產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)提高了導(dǎo)電性。另外，還有人制備了一些具有核殼結(jié)構(gòu)、高起皺高比表面積、特殊紗線結(jié)構(gòu)的PEDOT：PSS纖維，這些特殊的結(jié)構(gòu)也賦予了纖維特殊的性能和用途。當前，人們正在嘗試將PEDOT：PSS纖維與更多的材料復(fù)合，以期獲得更多具有特殊性能特殊用途的PEDOT：PSS纖維。除了與功能材料復(fù)合外，利用甲酸、硫酸、DMSO、EG等溶劑浸泡，以及用紫外線照射、熱拉伸等后處理方法也可以有效提高PEDOT：PSS纖維的導(dǎo)電性能。

從不斷改進的紡絲技術(shù)到將PEDOT：PSS纖維與其他材料復(fù)合再到不斷創(chuàng)新的纖維后處理技術(shù)，一步一步地提升了PEDOT：PSS纖維各項性能，制備出了形形色色的PEDOT：PSS纖維，使得PEDOT：PSS纖維能夠適應(yīng)更多的應(yīng)用場合。相信在不久的將來，會有更多的性能優(yōu)良的PEDOT：PSS纖維開發(fā)面世。

參考文獻：

[1]ZHANGW，DEHGHANI-SANIJAA，BLACKBURNRS.Carbonbasedconductivepolymercomposites[J].JournalofMaterialsScience，2007，42（10）：3408-3418.

[2]SILVACHB，GALIOTENA，HUGUENINF，etal.Spectroscopic，morphologicalandelectrochromiccharacterizationoflayer-by-layerhybridfilmsofpolyanilineandhexaniobatenanoscrolls[J].JournalofMaterialsChemistry，2012，22（28）：14052-14060.

[3]王昊，何圳，萬應(yīng)棟，等.聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合材料在電致變色中的應(yīng)用[J].華北科技學(xué)院學(xué)報，2019，16（2）：99-103.

WANGHao，HEZhen，WANYingdong，etal.Theelectrochromicapplicationofgrapheneoxide/polyanilinecompositematerials[J].JournalofNorthChinaInstituteofScienceandTechnology，2019，16（2）：99-130.

[4]RASCN-LEONS，CASTILLO-ORTEGAMM，SANTOS-SAUCEDAI，etal.Selectiveadsorptionofgoldandsilverinbrominesolutionsbyacetatecellulosecompositemembranescoatedwithpolyanilineorpolypyrrole[J].PolymerBulletin，2018，75（7）：3241-3265.

[5]REDDYKR，KARTHIKKV，PRASADSBB，etal.Enhancedphotocatalyticactivityofnanostructuredtitaniumdioxide/polyanilinehybridphotocatalysts[J].Polyhedron，2016，120：169-174.

[6]KUMARL，RAWALI，KAURA，etal.Flexibleroomtemperatureammoniasensorbasedonpolyaniline[J].SensorsandActuatorsB：Chemical，2017，240：408-416.

[7]LIUP，YANJ，GUANGZ，etal.Recentadvancementsofpolyaniline-basednanocompositesforsupercapacitors[J].JournalofPowerSources，2019，424：108-130.

[8]SHIH，LIUC，JIANGQ，etal.EffectiveapproachestoimprovetheelectricalconductivityofPEDOT：PSS：areview[J].AdvancedElectronicMaterials，2015，1（4）：1500017.

[9]SUNK，ZHANGS，LIP，etal.ReviewonapplicationofPEDOTsandPEDOT：PSSinenergyconversionandstoragedevices[J].JournalofMaterialsScience：MaterialsinElectronics，2015，26（7）：4438-4462.

[10]MENGY，AHMADIM，WUX，etal.Highperformanceandstableall-inorganicperovskitelightemittingdiodesbyreducingluminescencequenchingatPEDOT：PSS/Perovskitesinterface[J].OrganicElectronics，2019，64：47-53.

[11]MOHAMMADT，BHARTIV，KUMARV，etal.SpraycoatedeuropiumdopedPEDOT：PSSanodebufferlayerfororganicsolarcell：theroleofelectricfieldduringdeposition[J].OrganicElectronics，2019，66：242-248.

[12]LEET，KWONW，PARKM.Highlyconductive，transparentandmetal-freeelectrodeswithaPEDOT：PSS/SWNTbilayerforhigh-performanceorganicthinfilmtransistors[J].OrganicElectronics，2019，67：26-33.

[13]SINGHSB，KSHETRIT，SINGHTI，etal.EmbeddedPEDOT：PSS/AgNFsnetworkflexibletransparentelectrodeforsolid-statesupercapacitor[J].ChemicalEngineeringJournal，2019，359：197-207.

[14]ZHOUJ，MULLEM，ZHANGY，etal.High-ampacityconductivepolymermicrofibersasfastresponsewearableheatersandelectromechanicalactuators[J].JournalofMaterialsChemistryC，2016，4（6）：1238-1249.

[15]ZHOUJ，ZHANGY，MULLEM，etal.TemperaturesensingofmicronscalepolymerfibersusingfiberBragggratings[J].MeasurementScienceandTechnology，2015，26（8）：085003.

[16]YUAND，LIB，CHENGJ，etal.Twistedyarnsforfiber-shapedsupercapacitorsbasedonwetspunPEDOT：PSSfibersfromaqueouscoagulation[J].JournalofMaterialsChemistryA，2016，4（30）：11616-11624.

[17]ZHANGJ，SEYEDINS，QINS，etal.Fastandscalablewet-spinningofhighlyconductivePEDOT：PSSfibersenablesversatileapplications[J].JournalofMaterialsChemistryA，2019，7（11）：6401-6410.

[18]康鑫湲，高強，胡田田，等.凝固浴中氯化鋰的添加對PEDOT：PSS導(dǎo)電纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響[J].高分子材料科學(xué)與工程，2018，34（7）：126-130.

KANGXinyuan，GAOQiang，HUTiantian，etal.EffectsoflithiumchlorideincoagulationbathonthestructureandpropertyofPEDOT：PSSconductivefibers[J].PolymerMaterialsScience&Engineering，2018，34（7）：126-130.

[19]TIANG，ZHOUJ，XINY，etal.Copolymer-enabledstretchableconductivepolymerfibers[J].Polymer，2019，177：189-195.

[20]LIUY，LIX，LJC.Electricallyconductivepoly（3，4-ethylenedioxythiophene）-polystyrenesulfonicacid/polyacrylonitrilecompositefiberspreparedbywetspinning[J].JournalofAppliedPolymerScience，2013，130（1）：370-374.

[21]OKUZAKIH，ISHIHARAM.Spinningandcharacterizationofconductingmicrofibers[J].MacromolecularRapidCommunications，2003，24（3）：261-264.

[22]LIB，CHENGJ，WANGZ，etal.Highly-wrinkledreducedgrapheneoxide-conductivepolymerfibersforflexiblefiber-shapedandinterdigital-designedsupercapacitors[J].JournalofPowerSources，2018，376：117-124.

[23]WANGM，GAOQ，GAOJ，etal.Core-shellPEDOT：PSS/SAcompositefibersviaasingle-nozzletechniqueenableswearablesensorapplications[J].JournalofMaterialsChemistryC，2020，8：4564-4571.

[24]ZHANGHD，YANX，ZHANGZH，etal.ElectrospunPEDOT：PSS/PVPnanofibersforCOgassensingwithquartzcrystalmicrobalancetechnique[J].InternationalJournalofPolymerScience，2016，2016：3021353.

[25]PISESWEERAYOSP，DANGTIPS，SUPAPHOLP，etal.ElectricallyconductiveultrafinefibersofPVA-PEDOT/PSSandPVA-AgNPsby

meansofelectrospinning[J].AdvancedMaterialsResearch，2014，3514：1024-1035.

[26]KIRISTIM，OKSUZAU，OKSUZL，etal.Electrospunchitosan/PEDOTnanofibers[J].MaterialsScienceandEngineering：C，2013，33（7）：3845-3850.

[27]MARTNEZO，BRAVOAG，PINTONJ.Fabricationofpoly（vinylidenefluoride-trifluoroethylene）/poly（3，4-ethylenedioxythiophene）-polystyrenesulfonatecompositenanofibersviaelectrospinning[J].Macromolecules，2009，42（20）：7924-7929.

[28]ZAMPETTIE，PANTALEIS，MUZYCZUKA，etal.AhighsensitiveNO2gassensorbasedonPEDOT-PSS/TiO2nanofibres[J].SensorsandActuatorsB：Chemical，2013，176：390-398.

[29]CHOIJ，LEEJ，CHOIJ，etal.ElectrospunPEDOT：PSS/PVPnanofibersasthechemiresistorinchemicalvapoursensing[J].SyntheticMetals，2010，160（13/14）：1415-1421.

[30]SUNB，LONGYZ，LIUSL，etal.Fabricationofcurledconductingpolymermicrofibrousarraysviaanovelelectrospinningmethodforstretchablestrainsensors[J].Nanoscale，2013，5（15）：7041-7045.

[31]孫顯強，劉凡，趙樹元，等.靜電紡PEDOT：PSS/PAN納米纖維包芯紗超級電容器電極材料的制備[J].上海紡織科技，2018，46（11）：35-37.

SUNXianqiang，LIUFan，ZHAOShuyuan，etal.PreparationofelectrospunPEDOT：PSS/PANnanofibercore-spunyarnsupercapacitorelectrode[J].ShanghaiTextileScience&Technology，2018，46（11）：35-37.

[32]LIUH，GONGY，LIX，etal.Theeffectofin-situpolymerizationonPEDOT-PSS/PANcompositeconductivefiber[J].IOPConferenceSeries：EarthandEnvironmentalScience，2019，218（1）：012161.

[33]LIUS，LIH，HEC.SimultaneousenhancementofelectricalconductivityandseebeckcoefficientinorganicthermoelectricSWNT/PEDOT：PSSnanocomposites[J].Carbon，2019，149：25-32.

[34]ZHOUQ，TENGW，JINY，etal.Highly-conductivePEDOT：PSShydrogelframeworkbasedhybridfiberwithhighvolumetriccapacitanceandexcellentratecapability[J].ElectrochimicaActa，2020，334：135530.

[35]KIMJY，LEEW，KANGYH，etal.Wet-spinningandpost-treatmentofCNT/PEDOT：PSScompositesforuseinorganicfiber-basedthermoelectricgenerators[J].Carbon，2018，133：293-299.

[36]GARCIA-TORRESJ，CREANC.Ternarycompositesolid-stateflexiblesupercapacitorbasedonnanocarbons/manganesedioxide/PEDOT：PSSfibres[J].Materials&Design，2018，155：194-202.

[37]LIUF，XIEL，WANGL，etal.HierarchicalporousRGO/PEDOT/PANIhybridforplanar/linearsupercapacitorwithoutstandingflexibilityandstability[J].Nano-MicroLetters，2020，12（1）：17.

[38]MAY，WANGQ，LIANGX，etal.Wearablesupercapacitorsbasedonconductivecottonyarns[J].JournalofMaterialsScience，2018，53（20）：14586-14597.

[39]GAOQ，WANGM，KANGX，etal.Continuouswet-spinningofflexibleandwater-stableconductivePEDOT：PSS/PVAcompositefibersforwearablesensors[J].CompositesCommunications，2020，17：134-140.

[40]ABEDIA，HASANZADEHM，TAYEBIL.ConductivenanofibrousChitosan/PEDOT：PSStissueengineeringscaffolds[J].MaterialsChemistryandPhysics，2019，237：121882.

[41]WANGZ，CHENGJ，ZHOUJ，etal.All-climateaqueousfiber-shapedsupercapacitorswithrecordarealenergydensityandhighsafety[J].NanoEnergy，2018，50：106-117.

[42]XUQ，LUC，SUNS，etal.ElectrochemicalpropertiesofPEDOT：PSS/V2O5hybridfiberbasedsupercapacitors[J].JournalofPhysicsandChemistryofSolids，2019，129：234-241.

[43]ZHANGJ，SEYEDINS，QINS，etal.HighlyconductiveTi3C2TxMXenehybridfibersforflexibleandelasticfiber-shapedsupercapacitors[J].Small，2019，15（8）：1804732.

[44]SEYRDINMZ，RAZALJM，INNISPC，etal.Strain-responsivepolyurethane/PEDOT：PSSelastomericcompositefiberswithhighelectricalconductivity[J].AdvancedFunctionalMaterials，2014，24（20）：2957-2966.

[45]MORENO-CORTEZIE，ALVARADO-CASTAEDAA，GARCIA-GUTIERREZDF，etal.Core-shellPEDOT：PSS-PVPnanofiberscontainingPbSnanoparticlesthroughcoaxialelectrospinning[J].SyntheticMetals，2016，220：255-262.

[46]CAIS，HUANGT，CHENH，etal.Wet-spinningofternarysynergisticcoaxialfibersforhighperformanceyarnsupercapacitors[J].JournalofMaterialsChemistryA，2017，5（43）：22489-22494.

[47]LINDP，HEHW，HUANGYY，etal.Twistedmicroropesforstretchabledevicesbasedonelectrospunconductingpolymerfibersdopedwithionicliquid[J].JournalofMaterialsChemistryC，2014，2（42）：8962-8966.

[48]WANGX，LIM，F(xiàn)ENGG，etal.OnthemechanismofconductivityenhancementinPEDOT：PSS/PVAblendfiberinducedbyUV-lightirradiation[J].AppliedPhysicsA，2020，126（3）：184.

[49]OKUZAKIH，HARASHINAY，YANH.HighlyconductivePEDOT/PSSmicrofibersfabricatedbywet-spinninganddip-treatmentinethyleneglycol[J].EuropeanPolymerJournal，2009，45（1）：256-261.

[50]KIMN，KEES，LEESH，etal.HighlyconductivePEDOT：PSSnanofibrilsinducedbysolution-processedcrystallization[J].AdvancedMaterials，2014，26（14）：2268-2272.

[51]SARABIA-RIQUELMER，SHAHIM，BRILLJW，etal.Effectofdrawingontheelectrical，thermoelectrical，andmechanicalpropertiesofwet-spunPEDOT：PSSfibers[J].ACSAppliedPolymerMaterials，2019，1（8）：2157-2167.

[52]REIDDO，SMITHRE，GARCIA-TORRESJ，etal.Solventtreatmentofwet-spunPEDOT：PSSfibersforfiber-basedwearablepHsensing[J].Sensors，2019，19（19）：4213.

[53]LIX，LIUY，SHIZ，etal.InfluenceofdrawratioonthestructureandpropertiesofPEDOT-PSS/PANcompositeconductivefibers[J].RSCAdvances，2014，4（76）：40385-40389.