【產(chǎn)通社，8月30日訊】中國科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，紙張的出現(xiàn)極大地促進了人類文明的發(fā)展，同時也導(dǎo)致了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）由于其具有環(huán)境友好、生物相容和溶劑誘導(dǎo)變色等特點，在可重寫紙方面具有潛在應(yīng)用。在PEDOT膜上進行信息傳遞可基于多種刺激條件，例如光、熱、電、壓力和水。其中，水是最理想的觸發(fā)條件，因為它清潔、環(huán)保且成本較低。高質(zhì)量可重寫紙的獲得通常需要三個條件：墨水在紙表面受控擴散；墨水書寫留下痕跡進行信息傳遞；紙的可回收性。然而，PEDOT薄膜在空氣中是親水/親油的，墨水在PEDOT膜上的過度擴散會大大降低書寫質(zhì)量和信息傳輸。因此，PEDOT薄膜的浸潤性調(diào)控對于它們作為可重寫紙的應(yīng)用至關(guān)重要。目前已發(fā)展了一系列策略用于調(diào)控PEDOT膜表面浸潤性，例如改變化學(xué)成分（引入親水/疏水離子和接枝取代基）、構(gòu)建微/納米結(jié)構(gòu)、制備復(fù)合層體系。但是這些方法通常需要預(yù)先設(shè)計化學(xué)反應(yīng)，制備過程復(fù)雜且難以實現(xiàn)大面積應(yīng)用。因此，發(fā)展一種簡單策略調(diào)控PEDOT薄膜表面浸潤性對于可重寫PEDOT紙的應(yīng)用十分重要。 

此前，中國科學(xué)院院士、中科院理化技術(shù)研究所研究員江雷，研究員王京霞團隊在PEDOT光子晶體上實現(xiàn)了多彩圖案的水寫和電擦除。他們通過電聚合制備PEDOT光子晶體（PEDOT-IO-0），揭示了所制備PEDOT-IO具有四種狀態(tài)和三種不同的開關(guān)形式：第一個開關(guān)是從PEDOT-IO-0到PEDOT-IO-I（中性態(tài)）的不可逆的還原過程。第二個開關(guān)是PEDOT-IO-I（中性態(tài)）和PEDOT-IO-I（氧化態(tài)）之間的可逆電化學(xué)過程，伴隨著由于離子摻雜/脫摻雜引起的可逆帶隙（結(jié)構(gòu)顏色）變化。第三個開關(guān)是水處理PEDOT-IO-I（氧化態(tài)）形成PEDOT-IO-II，由于水誘導(dǎo)LiClO4分子（Li+和ClO4-離子）的去除和周期性結(jié)構(gòu)收縮，引起光晶帶隙的藍移。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了在PEDOT光子晶體上水寫-電擦多彩圖案。 

近日，該團隊與中科院半導(dǎo)體研究所研究員裴為華合作基于水書寫和電擦除制備可重寫PEDOT薄膜。他們通過恒電位聚合制備PEDOT薄膜，基于溶劑與PEDOT薄膜之間的相互作用呈現(xiàn)出三種溶劑調(diào)制行為。低極性溶劑（LPS）與PEDOT薄膜無相互作用；中極性/高揮發(fā)性溶劑（MP/HVS）去除親水性電解質(zhì)，有助于將水接觸角從原始親水膜（6.5°）轉(zhuǎn)換為疏水性可寫基材（146.2°）；高極性溶劑（HPS）誘導(dǎo)PEDOT鏈中陰離子的去摻雜，導(dǎo)致薄膜顏色由藍變紫，作為信息書寫過程。同時，PEDOT薄膜的本征電化學(xué)氧化還原使擦除過程成為可能。研究以PEDOT膜表面浸潤性調(diào)控為前提，結(jié)合高極性溶劑誘導(dǎo)顏色變化（寫入）和電化學(xué)氧化還原反應(yīng)（擦除），實現(xiàn)了可重寫的PEDOT薄膜。這項工作為基于PEDOT的光學(xué)材料和器件的制備提供了新思路。

相關(guān)研究結(jié)果以Rewritable PEDOT Film Based on Water-Writing and Electroerasing為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://www.cas.cn/syky，以及hhttp://doi.org/10.1021/acsami.1c09531。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）